마이크로보틱스

Microbotics
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각 폭 3cm(1인치) 미만의 재스민 미니 로봇

마이크로보틱스(또는 마이크로로보틱스)는 미니어처 로봇, 특히 1mm 미만의 특성을 가진 모바일 로봇 분야이다.이 용어는 마이크로미터 크기 구성 요소를 다룰 수 있는 로봇에도 사용할 수 있습니다.

역사

마이크로봇은 20세기 마지막 10년 동안 마이크로컨트롤러의 등장과 실리콘의 마이크로전자공학시스템(MEMS)의 출현 덕분에 탄생했지만, 많은 마이크로봇이 센서 이외의 기계적 부품에 실리콘을 사용하지 않는다.이러한 소형 로봇에 대한 최초의 연구와 개념 설계는 1970년대 초에 미국 정보 기관을 위한 기밀 연구에서 이루어졌다.당시 구상된 응용 프로그램에는 포로 구출 지원과 전자 요격 임무가 포함되어 있었다.그 당시에는 기초가 되는 소형화 지원 기술이 완전히 개발되지 않았기 때문에 프로토타입 개발의 진전은 이 초기 일련의 계산과 개념 [1]설계에서 즉시 나타나지 않았습니다.2008년 현재 가장 작은 마이크로로봇은 스크래치 드라이브 [2]액추에이터를 사용합니다.

무선 연결, 특히 와이파이(Wi-Fi)의 개발은 마이크로봇의 통신 용량을 크게 증가시켰고, 결과적으로 마이크로봇이 더 복잡한 작업을 수행하기 위해 다른 마이크로봇과 협력할 수 있는 능력을 증가시켰다.실제로, 다양한 [3]형태로 조립되는 하버드 대학의 1,024개의 로봇 무리, 경량 고강도 구조물을 [4][5]건설할 수 있는 DARPA의 "MicroFactory for Macro Products" 프로그램을 위한 SRI International의 마이크로봇 제조 등, 최근의 많은 연구들이 마이크로봇 통신에 초점을 맞추고 있다.

제노봇이라고 불리는 마이크로봇은 또한 금속과 전자제품 [6]대신 생물학적 조직을 사용하여 만들어졌다.Xenobot은 자가 전력 공급, 생분해성 및 생체 적합성을 갖추고 있어 기존 마이크로봇의 기술적 및 환경적 복잡성을 방지합니다.

설계에 관한 고려 사항

「마이크로」프리픽스는 주관적으로 「작다」라는 의미로 사용되고 있습니다만, 길이 척도로 표준화하면 혼동을 피할 수 있습니다.따라서 나노로봇의 치수는 1마이크로미터 이하이거나 1~1000nm 크기의 부품을 [citation needed]조작할 수 있습니다.마이크로로봇의 치수는 1mm 미만, 밀리로봇의 치수는 1cm 미만, 미니로봇의 치수는 10cm(4인치), 소형 로봇의 치수는 100cm(39인치)[citation needed] 미만입니다.

마이크로봇의 작은 크기 때문에, 마이크로봇은 잠재적으로 매우 저렴하며, 사람 또는 큰 로봇에게 너무 작거나 위험한 환경을 탐험하기 위해 대량으로 사용될 수 있다.마이크로봇은 지진 후 붕괴된 건물에서 생존자를 찾거나 소화관을 기어다니는 등의 응용 분야에서 유용할 것으로 기대된다.마이크로봇의 힘이나 계산 능력이 부족한 것을, 마이크로봇의 무리처럼 많은 수를 사용함으로써 보충할 수 있습니다.

마이크로로봇이 움직이는 방법은 그 목적과 필요한 크기의 함수이다.서브미크론 크기에서는 물리적인 세계는 다소 기괴한 이동 방법을 요구합니다.공중에 떠다니는 로봇에 대한 레이놀즈의 수는 통일성보다 적다; 점성력이 관성력을 지배하기 때문에, "비행"은 베르누이의 양력 원리 대신 공기의 점도를 사용할 수 있다.액체 속을 이동하는 로봇은 대장균의 운동성 형태처럼 회전 편모를 필요로 할 수 있다.호핑은 은밀하고 에너지 효율적이며, 로봇이 다양한 [7]지형의 표면을 탐색할 수 있게 해줍니다.선구적 계산(Solem 1994)은 물리적 [8]현실에 기초하여 가능한 행동을 조사했다.

마이크로로봇을 개발하는 데 있어 가장 큰 어려움 중 하나는 매우 제한된 전원장치를 사용하여 모션을 실현하는 것입니다.마이크로로봇은 동전 셀과 같은 작은 경량 배터리 소스를 사용하거나 진동이나 빛 [9]에너지의 형태로 주변 환경에서 전력을 청소할 수 있습니다.마이크로로봇은 또한 편모성 세라티아 마세센과 같은 생물학적 모터를 동력원으로 사용하여 로봇 장치를 작동시키기 위해 주변 유체로부터 화학적인 힘을 끌어내고 있다.이러한 생체 공학은 여러 가지 제어 방식을 사용하여 화학 축성 또는 전류 축성과 같은 자극에 의해 직접 제어될 수 있습니다.온보드 배터리의 일반적인 대안은 외부에서 유도되는 전력을 사용하여 로봇에 전원을 공급하는 것입니다.예를 들어 마이크로 [11]로봇을 활성화하고 제어하기 [10]위한 전자장, 초음파 및 빛의 사용이 포함된다.

2022년 연구는 "미생물학과 생물의학 분야에서 응용된 광 구동 마이크로로봇 설계"[12][13]를 위한 광생물 촉매 접근법에 초점을 맞췄다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Solem, J. C. (1996). "The application of microrobotics in warfare". Los Alamos National Laboratory Technical Report LAUR-96-3067. doi:10.2172/369704.
  2. ^ "Microrobotic Ballet". Duke University. June 2, 2008. Archived from the original on 2011-04-03. Retrieved 2014-08-24.
  3. ^ Hauert, Sabine (2014-08-14). "Thousand-robot swarm assembles itself into shapes". Ars Technica. Retrieved 2014-08-24.
  4. ^ Misra, Ria (2014-04-22). "This Swarm Of Insect-Inspired Microbots Is Unsettlingly Clever". io9. Retrieved 2014-08-24.
  5. ^ Temple, James (2014-04-16). "SRI Unveils Tiny Robots Ready to Build Big Things". re/code. Retrieved 2014-08-24.
  6. ^ Kriegman, Sam; Blackiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (2020). "A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms". Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (4): 1853–1859. doi:10.1073/pnas.1910837117. PMC 6994979. PMID 31932426.
  7. ^ Solem, J. C. (1994). "The motility of microrobots". In Langton, C. (ed.). Artificial Life III: Proceedings of the Workshop on Artificial Life, June 1992, Santa Fe, NM. Proceedings, Santa Fe Institute studies in the sciences of complexity. Vol. 17. Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity (Addison-Wesley, Reading, MA). pp. 359–380.
  8. ^ Kristensen, Lars Kroll (2000). "Aintz: A study of emergent properties in a model of ant foraging". In Bedau, M. A.; et al. (eds.). Artificial Life VII: Proceedings of the Seventh International Conference on Artificial Life. MIT Press. p. 359. ISBN 9780262522908.
  9. ^ Meinhold, Bridgette (31 August 2009). "Swarms of Solar Microbots May Revolutionize Data Gathering". Inhabitat.
  10. ^ Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (January 18, 2019). "Researchers develop smart micro-robots that can adapt to their surroundings". Phys.org.
  11. ^ Chang, Suk Tai; Paunov, Vesselin N.; Petsev, Dimiter N.; Velev, Orlin D. (March 2007). "Remotely powered self-propelling particles and micropumps based on miniature diodes". Nature Materials. 6 (3): 235–240. Bibcode:2007NatMa...6..235C. doi:10.1038/nmat1843. ISSN 1476-1122. PMID 17293850.
  12. ^ Villa, Katherine; Sopha, Hanna; Zelenka, Jaroslav; Motola, Martin; Dekanovsky, Lukas; Beketova, Darya Chylii; Macak, Jan M.; Ruml, Tomáš; Pumera, Martin (2022-02-05). "Enzyme‐Photocatalyst Tandem Microrobot Powered by Urea for Escherichia coli Biofilm Eradication". Small: 2106612. doi:10.1002/smll.202106612. ISSN 1613-6810.
  13. ^ Chemistry, University of; Prague, Technology. "New research into a microrobot powered by urea for E. coli biofilm eradication". phys.org. Retrieved 2022-07-22.