ThermoBots: Microrobots di atas air
Engineering

ThermoBots: Microrobots di atas air


Sebuah mikrorobot yang dikendalikan laser mengambang di atas permukaan air. Kredit: Franco N. Piñan Basualdo

Proyek penelitian ini berawal dari kerjasama antara dua institusi dengan keahliannya masing-masing: Laboratorium TIP dari ULB, di Belgia, yang merupakan grup yang didedikasikan untuk studi fenomena transportasi dan antarmuka fluida, dan departemen AS2M dari FEMTO-ST institut, di Prancis, yang mengkhususkan diri pada mikrorobotik. Dan dengan demikian, ThermoBot lahir, platform manipulasi jenis baru yang bekerja pada antarmuka air-air. ThermoBot menggunakan mekanisme aktuasi asli, laser infra merah yang secara lokal memanaskan antarmuka udara-air, memicu apa yang disebut aliran termokapiler. Menggabungkan spesialisasi kami dalam fenomena antarmuka dan robotika, kami dapat menggunakan aliran ini untuk menggantikan komponen mengambang dengan cara yang terkontrol.

Tren teknologi saat ini mengarah pada miniaturisasi. Ini terbukti dalam industri elektronik, dengan komponen elektronik semakin kecil dari hari ke hari. Miniaturisasi produk membutuhkan pengembangan teknik baru untuk menangani dan merakit komponen kecil, terkadang rapuh. Bidang ini disebut perakitan mikro, yang menggabungkan fisika terapan dan teknik kontrol.

Ada dua media utama yang menangani bagian-bagian kecil: di udara atau di dalam cairan. Lingkungan udara tampaknya lebih intuitif, tetapi memiliki beberapa kekurangan, terutama karena adhesi yang tidak terkontrol. Di sisi lain, manipulasi mikro dalam cairan lebih disukai untuk menangani bahan biologis dan gaya adhesi sangat berkurang, tetapi hambatan kental membatasi kecepatan manipulasi dalam cairan.

Dalam kasus kami, kami memutuskan untuk bekerja di antarmuka antara air dan udara, media yang sedikit dieksplorasi oleh robotika. Selain kecepatan yang lebih besar dibandingkan dengan curah air, bekerja pada antarmuka udara-air juga memungkinkan kita memanfaatkan fenomena antarmuka untuk menghasilkan gaya yang menciptakan gerakan.

Video yang menjelaskan konsep desain di balik Thermobot. Juga menampilkan microrobot yang dikendalikan laser yang menelusuri permukaan air. Kredit: Franco N. Piñan Basualdo

Kami telah menunjukkan keserbagunaan ThermoBot sebagai platform manipulasi (menggeser hingga empat objek secara bersamaan, kontrol posisi dan orientasi, mengikuti jalur) dan bagaimana hal itu dapat digunakan untuk membantu perakitan sendiri partikel, membuka jalan menuju mikromanufaktur di udara Antarmuka air.

Saat bekerja di antarmuka memiliki beberapa keuntungan seperti yang dijelaskan di atas, itu juga membatasi manipulasi pada gerakan 2D. Selain itu, ThermoBot membutuhkan air murni untuk bekerja, yang membatasi aplikasinya (misalnya, tidak dapat digunakan untuk memanipulasi bahan biologis). Akhirnya, sementara pengaturan yang dikembangkan dapat, secara teori, digunakan untuk memanipulasi partikel berukuran mikrometer, ini belum terbukti dalam naskah, beberapa kendala tak terduga mungkin menghalangi miniaturisasi ThermoBot.

Karya ini dengan baik menggabungkan fisika (kapilaritas) dan teknik (robotika). Hal ini dimungkinkan oleh kolaborasi internasional yang telah berlangsung lama antara Pierre Lambert di ULB dan Aude Bolopion dan Michaël Gauthier di FEMTO-ST. Berkat pendekatan ganda ini, kami dapat melakukan studi yang luas tentang fenomena: dari studi dan model aliran itu sendiri hingga pengembangan algoritme kontrol, yang cocok dengan minat Franco Piñan Basualdo dalam mekanika dan kontrol fluida.

Video tentang sistem Thermobot yang merakit puzzle rumah di permukaan air. Kredit: Piñan Basualdo dkk., Sci. Robot. 6, eabd3557 (2021)

Perspektif alami sekarang adalah memantapkan komponen perakitan satu sama lain. Kesulitan lain mungkin adalah pencemaran permukaan, terutama oleh beberapa molekul besar yang disebut surfaktan yang secara serius dapat mengurangi efisiensi pendekatan kami. Franco Piñan Basualdo saat ini sedang mengerjakan penghitungan efek samping ini.

Hingga saat ini, kami hanya mendemonstrasikan beberapa bukti konsep untuk merakit dan memindahkan objek miniatur atau robot di atas air. Ini dapat mengaktifkan proses manufaktur baru (misalnya untuk mikrofaktori), atau membuka perspektif untuk robot mengambang otonom.


Gangguan partikel nano di antarmuka air-minyak


Informasi lebih lanjut:
Franco N. Piñan Basualdo dkk. Platform mikrorobotik yang digerakkan oleh aliran termokapiler untuk manipulasi pada antarmuka udara-air, Ilmu Robotika (2021). DOI: 10.1126 / scirobotics.abd3557

Disediakan oleh Universitas Brussel Gratis

Kutipan: ThermoBots: Microrobots on the water (2021, 1 April) diambil 1 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-thermobots-microrobots.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG