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ThermoBots水上的微型机器人

2022年04月28日 潍坊机械设备网

ThermoBots:水上的微型机器人

该研究项目源自两家机构之间的合作,它们具有各自的专业知识:位于比利时的ULB的TIPs实验室(致力于研究运输现象和流体界面的小组)以及FEMTO-ST的AS2M部门法国的微型机器人研究所。

因此,ThermoBot诞生了,它是一种在空气-水界面上工作的新型操纵平台。

ThermoBot使用原始的致动机制,即红外线激光,可局部加热空气-水界面,从而触发所谓的热毛细流动中国机械网okmao.com。结合我们在界面现象和机器人技术方面的专长,我们能够使用此流程以受控方式置换浮动组件。

当前的技术趋势是朝着小型化发展。这在电子工业中显而易见,电子组件日趋缩小。

产品的小型化要求开发新技术来处理和组装有时会是易碎的小部件。该领域称为微装配,将应用物理和控制工程相结合。

有两种主要介质可以处理小零件:空气或液体。空气环境似乎更直观,但它也有一些缺点,主要是由于无法控制的附着力。

另一方面,液体中的微操作更有利于处理生物材料,并且粘附力大大降低,但是粘性阻力限制了液体中的操作速度。

在我们的案例中,我们决定在水和空气之间的界面上工作,这是机器人技术很少探索的媒体。

除了比水体积更大的速度外,在空气-水界面处工作还使我们能够利用界面现象来产生产生运动的力。

解释Thermobot背后的设计概念的视频。还显示了激光控制的微型机器人掠过水面。

我们已经展示了ThermoBot作为操纵平台的多功能性(可同时移动多达四个对象,位置和方向控制,路径跟踪),以及如何将其用于辅助颗粒的自组装,从而为在空中进行微制造铺平了道路。-水界面。

在界面上工作时具有如上所述的多个优点,但它也将操作限制为2D移动。此外,ThermoBot需要纯净水才能工作,这限制了它的应用(例如,它不能用于处理生物材料)。

最终,虽然理论上可以将开发的装置用于操纵微米级的颗粒,但手稿中尚未对此进行证明,但在将ThermoBot小型化的过程中可能会遇到一些无法预见的障碍。

这项工作很好地结合了物理学(毛细作用)和工程学(机器人学)。

ULB的Pierre Lambert与FEMTO-ST的Aude Bolopion和Micha?lGauthier之间的长期国际合作使之成为可能。借助这种双重方法,我们可以对现象进行广泛的研究:从流动本身的研究和模型到控制算法的发展,这与佛朗哥·皮南·巴斯瓦尔多(FrancoPi?anBasualdo)对流体力学和控制的兴趣非常吻合。

Thermobot系统在水面上组装房屋拼图的视频。

现在自然的观点是使装配部件相互之间保持团结。另一个困难可能是表面污染,特别是被一些称为表面活性剂的大分子污染,这会严重降低我们方法的效率。FrancoPi?anBasualdo目前正在对这些副作用进行量化。

到目前为止,我们仅演示了一些有关在水上组装和移动小型物体或机器人的概念证明。这可以启用新的制造工艺(例如,用于微型工厂),或实现自主浮动机器人的开放视角。

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