Ватерлоо университеті Нано робототехника тобы - University of Waterloo Nano Robotics Group

Ватерлоо университеті Нанороботиктер тобы (UWNRG) - бұл бірнеше түрлі инженерлік бағдарламалардың студенттерінен құралған, оның ішінде студенттер тобы Нанотехнология, Мехатроника, Электр, Компьютер, және Бағдарламалық жасақтама, әр түрлі математика және өнер бағдарламалары Ватерлоо университеті. Олардың негізгі мақсаты - жобалау микроборттар, сондай-ақ жылжыту нанотехнология және олардың бағдарламасы. Топ 2007 жылы құрылды және олардың ең соңғы жетістігі - 2013 жылы Microassembly Challenge жеңіп алды IEEE Робототехника және автоматика бойынша халықаралық конференция (ICRA).[1] Олар жалғыз болды бакалавриат команда, сондай-ақ бәсекелес жалғыз канадалық команда.[2] UWNRG содан бері робототехника байқауынан дамыды және қазір MAYA арқылы өнеркәсіптік және медициналық қосымшалар үшін, ал Vision арқылы ауылшаруашылық қосымшалар үшін микро-робототехниканы дамытуда.

Ағымдағы зерттеулер

Көру

Vision - бұл 2019 жылдың ортасында микро және молекулалық биологияны робототехникамен біріктіру мақсатымен құрылған зерттеу тобы. Ағымдағы жоба «Салауатты гидропоника» инженерлік бактериялар мен гидропоника жүйесі арқылы жабық және толық автоматтандырылған өсімдік өсіру машиналарын жасауды көздейді. Астында жұмыс істеу Доктор Тревор Чарльз бірге, олар осы жобаның үш негізгі компонентін атап өтті: гидропоникалық жүйені қолданатын толық автоматтандырылған сенсор, өсімдіктердің дамуын көрсете алатын су бактерияларын құру және ақыр соңында ықтимал қоздырғыштарды анықтайтын микробтық сенсор. Қосымша ақпаратты UWNRG сайтында табуға болады веб-сайт.

Қазіргі роботтар

МАЯ

MAYA (Micro-Assembly YBCO Apparatus) - тұжырымдамасын қолданатын эксперименталды робот кванттық құлыптау.[3] Осы тұжырымдаманы қолдана отырып, жоғары температуралы суперөткізгіш YBCO өзінен жоғары кеңістікте микро-магнитті суреттей алады. Сол жерден YBCO позициясын қозғалтқыштар мен жетектер көмегімен басқаруға болады, бұл микро-магниттің қозғалуына әкеледі. MAYA макро және масштабты қозғалыстар арасындағы қателікті есептей алатын оптикалық қадағалау жүйесімен жабдықталған, нәтижесінде дәлдігі жоғары. Қосымша ақпаратты UWNRG сайтынан алуға болады веб-сайт.

Алдыңғы роботтар

МИШЕЛЬ

MICHELLE (Лоренц қоздырғышын пайдаланатын тіршілік ету ортасындағы ашық Меркурий) қолданады микро сұйықтықтар роботты басқа сұйық орта арқылы дәл жылжыту үшін.[3]

SAM

SAM (Solenoid Actulated Microrobot) - магнит өрісінің жылжуын қолдана отырып, EMMA роботының рухани мұрагері.[3]

КӨРДІ

MEMS құрылғысы үшін акустикалық толқындарды қолдана отырып, UWNRG беттік акустикалық толқындар тобы (SAW деп аталады) топтың микророботикалық жетістіктерінің арсеналын әртараптандыруға тырысады. SAW дизайны бастапқыда 2011 жылғы NIST Mobile Microrobotics Challenge-дегі жетістігімізден кейін ойластырылған болатын және топтың алғашқы толық сұйық кері-пьезоэлектрлік микробобты дизайнымен ерекшеленеді.[4] Дизайн силанизацияланған шыны субстраттың үстінде қозғалатын нанолит сұйықтық тамшысынан тұрады. цифрлық түрлендіргіш (IDT). Титанмен және алтынмен жұқа қабықшалармен қабатталған литий ниобаты пластинасы вафли бетінде тербеліс тудыратын акустикалық толқындардың генераторы ретінде жұмыс істейді. Бұл қоздырылған сұйықтық тамшысын береді және ақырында сұйықтық микророботының сызықтық қозғалуына әкеледі.[5]

EMMA

EMMA (ElectroMagnetic Micro Actuation) - олардың ең танымал жобасы. Ол 2010 жылы 3-орынға ие болды NIST Mobile Microrobotics Challenge in Аляска,[6] және 2011 жылғы байқауда бірінші орын Шанхай, Қытай.[6] EMMA а магниттік қорытпа ауыстыру арқылы қозғалады магнит өрісі роботты қоршау (магниттік іске қосу). Қазіргі уақытта команда «Роботтың айналасындағы беттік керілуді микро масштабта сипаттайтын» зерттеу жұмысымен айналысады және өз осі бойымен айналу үшін дизайнды жетілдіреді. EMMA бірнеше қайталануы бар, 1 қайталануы және 1,5 қайталануы аяқталды. 2.0 қайталануы қазіргі дизайнға қарағанда жақсарады деп үміттенеміз.[7]

PAMELA Microrobot кескіні.

ПАМЕЛА

PAMELA (қуатты жарық сіңірудің көмегімен сорғыны іске қосу) - бұл микрофлюидті негізделген MEMS оны бірінші рет NanoRobotics тобы жасаған. Бастапқыда 2007 жылы топтың негізін қалаушылар ұсынған, оның дизайны микророботты сұйықтық ортасы арқылы басқаруға бағытталған. Роботтың қозғаушы жүйесі - бұл жарыққа сезімтал мембранадан жасалған, мембранаға лазер түскен кезде сұйықтықты деформациялайтын және сыртқа шығаратын екі шағын сорғы. Роботтың қозғалысы лазерлік сәулені бұрылу үшін жеке сорғыға немесе алға жылжу үшін бір уақытта екі сорғыға бағыттау арқылы анықталады. PAMELA-ны EMMA жетілдіреді деп үміттенеміз, өйткені ол қазіргі уақытта EMMA итерациясы жетіспейтін солға немесе оңға бұрыла алады.

МИКРОКОПТЕР

MICROCOPTER коптерге негізделген қозғау жүйесімен жасалуда. Робот жылдам айналатын магнит өрісіне орналастырылған ротор тәрізді магниттік дипольді қолданады. Ротор осы магнит өрісімен үнемі теңестіріліп отырады, сондықтан магнит өрісі тез қозғалуы мүмкін болған жағдайда тікұшақты имитациялайды.[5]

Өткен оқиғалар

Ватерлоо нанотехнологиялары конференциясы (WNC)

UWNRG WNC-дің 2018 және 2019 жылдардағы постерлік сессиясына қатысып, олар өздерінің зерттеулері мен қазіргі тәжірибелік жобаларын ұсынды. 2019 жылы MAYA-ның өткен жылдағы жетістіктерін көрсететін тірі демо көрсетілді, мұнда көруге болады.

Nanotech Expo

UWNRG Nanotech Expo 2009 қатысушысы болды Токио, Жапония 2009 жылы топ Жапонияға мемлекеттік қызметкерлермен және жеке ұйымдармен бірге канадалық делегацияны ұсыну үшін барды. Топ осы халықаралық іс-шарадағы жалғыз студенттік ұйым болды. Тәлімгерлердің (профессорлар мен магистранттардың) көмегімен топ өзінің нанокөлшемді пневматикалық сорғы технологиясын Жапония үкіметі мен өнеркәсіп өкілдерінің аудиториясына Токиодағы Канада елшілігінде ұсынды.

NIST Mobile Microrobotics Challenge

Ватерлоо университетінің нанороботиктер тобы Microrobotics челленджіне қатысты Ұлттық стандарттар және технологиялар институты (NIST) соңғы төрт жыл ішінде. 2013 жылғы микророботикалық мобильді шақыру кезінде Робототехника және автоматика бойынша халықаралық конференция (ICRA) Карлсруэ, Германия, UWNRG EMMA микророботымен автономды мобильділікке шақыру бойынша бірінші орынды жеңіп алды. ICRA 2011 жылы Шанхай, Қытай, UWNRG Mobile Microrobotics Challenge-де бірінші орын алды,[8][9] халықаралық деңгейдегі ең жақсы мекемелердің басқа 10-нан астам командасын жеңу. Бұған АҚШ, Франция және Италиядан келген талапкерлер кірді. 2010 жылы UWNRG Mobile Microrobotics Challenge-да жалпы үшінші орынды иеленді.[10][11] Тіркелген командалардың ішінен UWNRG бакалавриаттың жалғыз қатысушысы және бәсекелесетін жалғыз канадалық команда болды. Конкурс барлық өлшемдерде 600 микрометр астында робот құруды және ұтқырлықты, шапшаңдықты және басқаруды тексеруге арналған сынақтарға, мысалы, 2 мм сызықшаға, роботты 8-сурет бойынша жылжытуға арналған сынаққа және пайдалануды қамтитын микроқұрылымға сынға түсуді талап етті. кішкентай үшбұрышты қазықтарды біріктіретін робот.[5] Команда 2014 жылы тағы да жарысқа шығуды жоспарлап отыр.

Мүшелер

Команда студенттер қатарынан 40-тан астам әр түрлі студенттерден тұрады Ватерлоо университеті. Команда мүшелері бірнеше тәуелсіз кіші топтарға бөлінеді: роботтардың әрқайсысын жобалауға жауапты бір техникалық топ, роботтардың қандай жағдайда жауап беруін басқаратын бағдарламалық жасақтаманы жазатын басқару жүйелері тобы, жауап беретін бизнесті дамыту тобы командаға демеушілер іздеу үшін және команда үшін ақпараттық-түсіндіру шаралары мен конференциялар ұйымдастыратын маркетинг тобы.[5] Ватерлоо университетінің профессорларына доктор Явуз, доктор Проузет, доктор Куй, доктор Мансур және доктор Фидан кіреді.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Ватерлоо студенттері микророботикадан үлкен жеңіске жетті». Waterloo.ca. 17 мамыр 2013.
  2. ^ Секула, Эрик М. (16 желтоқсан 2009). «Microrobotics Challenge». Nist.gov.
  3. ^ а б c «Ағымдағы жобалар | UW_NRG». Csclub.uwaterloo.ca. Алынған 2016-01-27.
  4. ^ «Мұрағатталған көшірме». Архивтелген түпнұсқа 2011-09-15. Алынған 2011-11-13.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  5. ^ а б c г. «UW_NRG басты беті». Uwnrg.org. Алынған 22 қазан 2018.
  6. ^ а б Томпсон, Кристи Д. (7 маусым 2010). «Аляскада өтетін екі NIST робот жарыстарына дайындалып жатқан командалар». Nist.gov.
  7. ^ [1]
  8. ^ «Мұрағатталған көшірме» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2013-10-02. Алынған 2012-01-16.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  9. ^ «Темір жауынгер» UW_NRG микророботикалық мобильдік жарыста жеңіске жетті ». Iwarrior.uwaterloo.ca.
  10. ^ «UW Nanorobotics Group үшінші орынды иеленді» (PDF). Iwarrior.uwaterloo.ca. Алынған 22 қазан 2018.
  11. ^ «Темір жауынгер» Ватерлоо магистранттары Канаданы микророботика картасына енгізді ». Iwarrior.uwaterloo.ca.

Сыртқы сілтемелер