O braço do robô industrial LR Mate 200iD inclui componentes miniaturizados para envelopes de pequeno alcance. Fonte: FANUC
A miniaturização em robótica envolve a redução do tamanho dos robôs e de seus componentes e, ao mesmo tempo, aumenta sua potência. Trata-se de colocar sensores, computadores, gerenciamento de energia e atuadores em espaços mais enxutos, sem sacrificar a precisão ou a confiabilidade.
Essas novas máquinas podem realizar tarefas em locais muito pequenos para serem alcançados por máquinas maiores ou humanos, tornando-as ideais para fábricas, hospitais e minas.
Vantagens dos sistemas robóticos compactos
A mudança para a miniaturização oferece benefícios significativos, razão pela qual está sendo desenvolvida e utilizada em muitos campos científicos e industriais.
Maior velocidade e precisão
Componentes menores são naturalmente mais leves. Esta massa reduzida permite uma aceleração muito mais rápida e desaceleração.
Quando folgas, flexões e folgas são minimizadas em escalas menores, a precisão aumenta. Em micro-conjunto ou inspeçãoisso se traduz em rastreamento de caminho mais rígido, ciclos mais curtos e menos overshoot.
Maior eficiência e custos mais baixos
Pacotes menores normalmente atraem menos poder e usar menos materiais, reduzindo custos operacionais e de fabricação. As empresas que buscam escalar a automação veem os robôs compactos como uma solução acessível e sustentável que pode economizar espaço valioso nas fábricas, laboratóriosarmazéns e outras instalações.
Maior acessibilidade e mobilidade
Robôs compactos podem chegar a lugares que máquinas maiores não conseguem. Drones de inspeção enjaulados passam por dutos, tanques e recipientes sem problemas.
Laboratórios e departamentos de transporte usaram veículos aéreos não tripulados protegidos por gaiola (UAVs) para imagens de pontes e espaços confinadosonde o GPS é negado e a entrada humana seria lenta ou perigosa. Robôs terrestres em miniatura e robôs de lançamento exploram de forma semelhante interiores compactos antes que as pessoas os sigam.
A tecnologia por trás da miniaturização em robótica
Essa mudança em direção a robôs menores se baseia em décadas de progresso em engenharia em microescala. Os principais componentes eletrônicos tornaram possíveis os robôs compactos de hoje.
Avanços em MEMS
Os sistemas microeletromecânicos (MEMS) permitem que a detecção e a atuação em escala de chip se tornem rotina. Eles integram pequenos elementos mecânicos, sensorese eletrônica em um único silício chipfuncionando como “olhos e ouvidos” de pequenos robôs.
Por serem pequenos e energeticamente eficientes, os MEMS são adequados para sistemas autônomos. Os programas universitários descrevem como o MEMS agora cubra a detecção inercialmonitoramento ambiental, microfluídica e até direção leve — tudo isso em tamanhos e custos que cabem em bots em miniatura.
O papel do microcontrolador
O sistema de controle é o cérebro e, em robôs em miniatura, é o microcontrolador. Um microcontrolador é um sistema de computação completo em um único circuito integrado que contém um processador, memória e periféricos de entrada/saída. É capaz de funcionar como uma única unidade para processamento de sinal em tempo actualo que é important para tarefas como balanceamento ou navegação obstáculos.
Este conceito estende-se a robótica suave. Estruturas macias adaptam-se às superfícies, distribuindo a tensão por um quantity maior e reduzindo eficientemente a força de impacto. Tais estratégias são atraentes para projetar e construir sistemas para lidar com uma variedade de objetos frágeis ou de formato irregular ou para operar perto de pessoas. O objetivo é criar robôs bioinspirados que permitir interações adaptativas e flexíveis com ambientes imprevisíveis.
Aplicações de miniaturização do mundo actual
Os tempos emocionantes chegaram e várias empresas estão liderando o caminho com suas próprias versões de robôs compactos e poderosos. Aqui estão alguns exemplos.
Aplicações médicas e de saúde
Robôs cirúrgicos da Medtronic
Medtronic está desenvolvendo sistemas assistidos por robôs cirurgia plataformas e concentrou-se em sistemas para procedimentos de coluna e cérebro desde que adquirido Mazor Robótica. Fez progressos em mushy, cateteres orientáveis e que mudam de forma e instrumentos para tratamentos cardíacos e endovasculares.
O objetivo da empresa é desenvolver cateteres robóticos que possam mudar de forma sob orientação de imagens para navegar em ambientes com coração batendo.
Uma linha de modelos do sistema Hugo de cirurgia assistida por robótica (RAS). Fonte: Medtronic
Sistema da Vinci da Intuitive Surgical
O Sistema Cirúrgico da Vinci apresenta o poder da miniaturização em uma escala diferente. Enquanto Cirúrgica IntuitivaO robô em si é grande, seus instrumentos são minúsculos. Essas pequenas ferramentas permitem que os cirurgiões realizem procedimentos complexos e minimamente invasivos com facilidade, resultando em menos trauma e recuperação mais rápida do paciente.
Industrial e de manufatura
Mecadêmico Meca500
Meacadêmico disse que seu Meca500 é um dos menores e mais precisos braços robóticos industriais de seis eixos do mundo para testes e inspeção de micromontagens.
O Laboratório Lincoln do MIT demonstrou uma cabeça de pulverização catódica de microplasma montado em um Meca500 para imprimir materiais eletrônicosilustrando como braços minúsculos permitem fluxos de trabalho de fabricação em bancada de laboratório. Hospitais e centros de imagem também implantam unidades Meca500 para manuseio automatizado de amostras.
O braço robótico Meca500, operado por um graduado do MIT. Fonte: MIT
Série FANUC LR Mate 200iD
As universidades ensinam e pesquisam sobre FANUCdos robôs LR Mate 200iD porque eles mix envelopes de pequeno alcance com serviços industriais ciclos. Esta linha foi projetada para layouts de fábrica de alta densidade, com tarefas que incluem manuseio de peças pequenas e atendimento de máquinas.
A miniaturização permite inspeção e exploração
ReconRobótica
ReconRobótica é reconhecida por seus micro-robôs táticos, que são usado pela aplicação da lei e pelos militares para vigilância e reconhecimento imediatos em situações de difícil acesso. Os robôs robustos fornecem aos operadores informações vitais, mantendo uma distância segura.
Throwbot 2 foi projetado para portabilidade e consciência situacional. Fonte: ReconRobotics
Elios 3 da capacidade de voar
Voabilidade construiu seu drone Elios 3 para inspeção interna e em espaços confinados. Está protegido por uma gaiola que lhe permite operar em condições industriais perigosascomo minas, tanques e caldeiras.
Com um design tolerante a colisões e integração lidar, o Elios pretende melhorar a segurança dos trabalhadores, mantendo os humanos fora de zonas de perigo.
Uma visualização dos sensores de estabilidade do Elios 3. Fonte: Voabilidade
A miniaturização e a robótica têm um futuro brilhante
Não há como parar o avanço e a necessidade da miniaturização na robótica. Mais pesquisas sobre novas fontes de energia e materiais biocompatíveis irão, sem dúvida, ultrapassar os limites do que é possível. Robô enxames são outra importante área de pesquisa.
Para mitigar os riscos associados à utilização de micromódulos de energia em ambientes regulamentados, as organizações devem monitorizar as normas e certificações de segurança. À medida que a detecção, a atuação e a IA integrada se tornam mais integradas, os sistemas em miniatura passarão de pilotos para plataformas de produção que agregam valor à indústria e à saúde.
Sobre o autor
Sobre o autorLou Farrelleditor sênior da Revolutionized, escreve há anos sobre tópicos de robótica, computação e tecnologia. Ele tem uma grande paixão pelas histórias que cobre e pela escrita em geral.
Este artigo foi publicado com permissão.