Trpasličí rekordmani
ročník 2016 / číslo 01
S největším robotem na světě už jste se mohli na předchozích stránkách seznámit, ale jak vypadají ti na opačné straně spektra - nejmenší roboti, jaké se kdy povedlo konstruktérům vytvořit?
Primát nejmenšího mobilního neupoutaného robota na světě drží mikrorobot vytvořený v mikrostrojírenské laboratoři v Cummings Hall. Jde o výsledek společné práce výzkumníků z univerzity v americkém Dartmouthu a inženýrů z tamní Thayer School of Engineering v New Hampshire.
Zařízení, které stvořil jejich interdisciplinární tým v roce 2005 sice klasické roboty nepřipomíná, přesto však do této rodiny patří. Jejich mikroroboti jsou širocí zhruba desetinu tloušťky lidského vlasu, na délku měří jen jako jeho průměr. Do této miniaturní, běžným okem neviditelné konfigurace se však vešlo bezdrátové napájení, přijímač řídicího signálu, aktuátor pohybu, řízení pohonu a palubní paměťová jednotka, takže mikroroboty lze dálkově ovládat kdekoli na speciálním povrchu. Robot obsahuje dva nezávislé pohony - pohybovou jednotku o rozměrech 60 x 120 µm pro pohyb vpřed a řídicí rameno, které měří 8 x 130 µm pro otáčení. Robot se pohybuje jako červ píďalka přes síťovou mřížku rychlostí 200 mikronů za sekundu. K tomu mu pomáhají „kroky“ v podobě ohnutí a narovnání své „nohy“ a obrací jejím připnutím na konec řídicího ramene a otočením kolem ní. Operátor ovládá jeho pohyb kupředu a otáčení pomocí bezdrátového přenosu sekvencí elektrických signálů do povrchové struktury.
Obvyklá velikost kroku mikrorobota je 10-12 nm, tj. asi 0,01 % průměru lidského vlasu, což nabízí pozoruhodný potenciál v oblasti přesného řízení polohy. Nicméně mikroroboti jsou podle vědců schopni i extrémních výkonů - přes 10 000 kroků za sekundu a pokračovat v tomto pohybu po více než půl hodiny bez známek únavy, což představuje čistou délku zdolané trasy v délce 25 cm. V „přepočtu“ na lidské rozměry by to představovalo přes 30 milionů kroků, což je vzdálenost, za kterou by člověk obešel půl světa po jeho obvodu.
Nejmenší létající robot na světě je sice oproti zmíněnému mikrorobotovi učiněný obr, nicméně i tak si jeho tvůrci zaslouží úctu. Pozoruhodné zařízení velikostí i tvarem podobné hmyzu (který byl ostatně i jeho inspirací), je ve své kategorii unikátní. Vytvořili ho vědci z Harvardské školy strojírenství a aplikovaných věd (Harvard School of Engineering and Applied Sciences - SEAS). Robotická moucha robo-fly je velká jako jednopencová mince a svůj první let si odbyla v roce 2013. Trup je z uhlíkových vláken, což zařízení dává nízkou hmotnost - jen 106 mg, pouhý zlomek gramu - a je vybaven jako jeho hmyzí vzor párem křídel, umožňujícím složité vzdušné manévrování. Pohyb křídel obstarávají umělé elektronické svaly napájené elektřinou přiváděnou mikroskopickým drátkem. Práce na projektu zabrala přes 10 let, jak uvedl jeho vedoucí Robert J. Wood. Na robomouchu navázal poté obdobný miniaturní létající dron nazvaný RoboBee (robotická včela) z roku 2015 - výtvor Harvard Microrobotics Lab při SEAS, první robot o velikosti hmyzu schopný létat i plavat.
Pro přechod ze vzduchu do vody bylo nutné vzhledem k velikosti robotka nejprve vyřešit problém povrchového napětí. RoboBee je totiž tak malý a lehký přístroj, že nedokáže přerušit povrchové napětí vody, takže pro překonání této překážky při vznášení nad vodou pod úhlem robot na okamžik vypne svá křídla a spadne do vody, aby se potopil. Vzhledem k tomu, že je voda mnohem hustší než vzduch, mává RoboBee křídly při ponoření jen asi 9krát za sekundu, aby se pod vodou neulomila. Při plavbě mění robot svůj směr nastavením úhlu zdvihu křídel, stejným způsobem jako ve vzduchu. Aby vědci zabránili riziku zkratu, byl test prováděn v neionizované vodě a elektrické spoje byly impregnovány nátěrem lepidla. Video z experimentu lze zhlédnout na www.seas.harvard.edu/news/2015/10/dive-of-robobee.
Přechod ze vzduchu do vody se již úspěšně podařil a další výzvou, na niž harvardští výzkumníci nyní pracují, je přechod opačným směrem - z mokrého živlu do vzduchu. Což znamená zkonstruovat takový design, který by umožnil vyvinout dostatečný vztlak ke vzletu robota z vody bez poškození křídel.
Zařízení, které stvořil jejich interdisciplinární tým v roce 2005 sice klasické roboty nepřipomíná, přesto však do této rodiny patří. Jejich mikroroboti jsou širocí zhruba desetinu tloušťky lidského vlasu, na délku měří jen jako jeho průměr. Do této miniaturní, běžným okem neviditelné konfigurace se však vešlo bezdrátové napájení, přijímač řídicího signálu, aktuátor pohybu, řízení pohonu a palubní paměťová jednotka, takže mikroroboty lze dálkově ovládat kdekoli na speciálním povrchu. Robot obsahuje dva nezávislé pohony - pohybovou jednotku o rozměrech 60 x 120 µm pro pohyb vpřed a řídicí rameno, které měří 8 x 130 µm pro otáčení. Robot se pohybuje jako červ píďalka přes síťovou mřížku rychlostí 200 mikronů za sekundu. K tomu mu pomáhají „kroky“ v podobě ohnutí a narovnání své „nohy“ a obrací jejím připnutím na konec řídicího ramene a otočením kolem ní. Operátor ovládá jeho pohyb kupředu a otáčení pomocí bezdrátového přenosu sekvencí elektrických signálů do povrchové struktury.
Obvyklá velikost kroku mikrorobota je 10-12 nm, tj. asi 0,01 % průměru lidského vlasu, což nabízí pozoruhodný potenciál v oblasti přesného řízení polohy. Nicméně mikroroboti jsou podle vědců schopni i extrémních výkonů - přes 10 000 kroků za sekundu a pokračovat v tomto pohybu po více než půl hodiny bez známek únavy, což představuje čistou délku zdolané trasy v délce 25 cm. V „přepočtu“ na lidské rozměry by to představovalo přes 30 milionů kroků, což je vzdálenost, za kterou by člověk obešel půl světa po jeho obvodu.
Nejmenší létající robot na světě je sice oproti zmíněnému mikrorobotovi učiněný obr, nicméně i tak si jeho tvůrci zaslouží úctu. Pozoruhodné zařízení velikostí i tvarem podobné hmyzu (který byl ostatně i jeho inspirací), je ve své kategorii unikátní. Vytvořili ho vědci z Harvardské školy strojírenství a aplikovaných věd (Harvard School of Engineering and Applied Sciences - SEAS). Robotická moucha robo-fly je velká jako jednopencová mince a svůj první let si odbyla v roce 2013. Trup je z uhlíkových vláken, což zařízení dává nízkou hmotnost - jen 106 mg, pouhý zlomek gramu - a je vybaven jako jeho hmyzí vzor párem křídel, umožňujícím složité vzdušné manévrování. Pohyb křídel obstarávají umělé elektronické svaly napájené elektřinou přiváděnou mikroskopickým drátkem. Práce na projektu zabrala přes 10 let, jak uvedl jeho vedoucí Robert J. Wood. Na robomouchu navázal poté obdobný miniaturní létající dron nazvaný RoboBee (robotická včela) z roku 2015 - výtvor Harvard Microrobotics Lab při SEAS, první robot o velikosti hmyzu schopný létat i plavat.
Pro přechod ze vzduchu do vody bylo nutné vzhledem k velikosti robotka nejprve vyřešit problém povrchového napětí. RoboBee je totiž tak malý a lehký přístroj, že nedokáže přerušit povrchové napětí vody, takže pro překonání této překážky při vznášení nad vodou pod úhlem robot na okamžik vypne svá křídla a spadne do vody, aby se potopil. Vzhledem k tomu, že je voda mnohem hustší než vzduch, mává RoboBee křídly při ponoření jen asi 9krát za sekundu, aby se pod vodou neulomila. Při plavbě mění robot svůj směr nastavením úhlu zdvihu křídel, stejným způsobem jako ve vzduchu. Aby vědci zabránili riziku zkratu, byl test prováděn v neionizované vodě a elektrické spoje byly impregnovány nátěrem lepidla. Video z experimentu lze zhlédnout na www.seas.harvard.edu/news/2015/10/dive-of-robobee.
Přechod ze vzduchu do vody se již úspěšně podařil a další výzvou, na niž harvardští výzkumníci nyní pracují, je přechod opačným směrem - z mokrého živlu do vzduchu. Což znamená zkonstruovat takový design, který by umožnil vyvinout dostatečný vztlak ke vzletu robota z vody bez poškození křídel.