3D-печатный микро-бот

Исследователи из Технологического института Джорджии разработали робота, производимого 3D-печатью, который питается от вибрации окружающей среды. Его длина составляет около двух миллиметров, ширина — 1,8 миллиметра, толщина — 0,8 миллиметра, а вес — около пяти миллиграммов. Роботы-прототипы реагируют на разные частоты вибрации в зависимости от их конфигурации, что позволяет исследователям управлять отдельными ботами с помощью вибраций различной частоты. При движении микроботы могут покрывать четыре миллиметра в секунду.

Микро-щетинные-боты состоят из пьезоэлектрического привода, наклеенного на полимерный корпус, который напечатан на 3D-принтере с использованием двухфотонной полимеризации. Привод генерирует вибрацию и получает внешнее питание, потому что батареи не настолько малы, чтобы поместиться на бот. Вибрации могут также исходить от пьезоэлектрического шейкера под поверхностью, по которой движутся роботы, от источника ультразвука / сонара или даже от крошечного акустического динамика.

Вибрации перемещают пружинящие ноги вверх и вниз, продвигая микробота вперед. Ноги микробота разработаны с определенными углами, которые позволяют им изгибаться и двигаться в одном направлении в резонансной реакции на вибрацию. Каждый робот может быть спроектирован так, чтобы реагировать на различные частоты вибрации в зависимости от размера ноги, диаметра, конструкции и общей геометрии. Амплитуды колебаний контролируют скорость микро-бота.

Микро-щетинки изготавливаются на 3D-принтере с использованием процесса TPP, технологии, которая полимеризует мономерную смолу. После того, как часть блока смолы ударилась ультрафиолетовым излучением для отверждения, избыток полимерного порошка можно смыть и использовать повторно, оставляя желаемую роботизированную структуру. Процесс занимает довольно много времени, но команда ищет способы увеличить его до сотен или тысяч микро-ботов одновременно.

Пьезоэлектрические приводы, изготовленные из титаната цирконата свинца (PZT), вибрируют, когда на них подается электрическое напряжение. И наоборот, они также могут использоваться для генерации напряжения, когда они вибрируют, — возможность, которую микро-щетинные-боты могут использовать для включения питания бортовых датчиков при воздействии внешних вибраций.

Команда также работает над добавлением рулевого управления к роботам, соединяя двух немного разных микро-щетинных-ботов. Поскольку каждый из объединенных микро-ботов будет реагировать на разные частоты вибрации, комбинация может управляться различными частотами и амплитудами.

 

Другие исследователи работали над микро-роботами, которые используют магнитные поля для создания движения. Хотя это полезно для перемещения целых роев одновременно, магнитные силы не могут быть легко использованы для воздействия на отдельных роботов внутри роя. 3D-принтер может производить роботов меньшего размера, но при уменьшенной массе силы сцепления между крошечными устройствами и поверхностью могут быть очень большими. Иногда, микро-боты не могут быть отделены от пинцета, используемого, чтобы поднять их.

Ансари и ее команда создали «игровую площадку», на которой могут перемещаться несколько микро-ботов, поскольку исследователи узнают больше о том, что они могут сделать. Они также заинтересованы в разработке микро-ботов, которые могут прыгать и плавать. Рой этих «микро-щетинных-ботов» может работать вместе, чтобы ощущать изменения окружающей среды, перемещать материалы или восстанавливать травмы у пациентов.

Источник: www.machinedesign.com