Microrobot, lavorare insieme, costruire con metallo, vetro ed elettronica

Qualcuno lancia un'occhiata attraverso la porta del laboratorio di Annjoe Wong-Foy a SRI Internazionale potrebbe pensare che il suo equipaggiamento sia infestato dalle formiche. Forme scure di circa un centimetro di diametro si muovono avanti e indietro su passerelle sopraelevate: aggirano gli ostacoli e trasportano piccoli bastoncini.

Edificio grande: Un team di tre piccoli robot guidati magneticamente ha lavorato insieme per costruire questa struttura da barre di carbonio delle dimensioni di uno stuzzicadenti.

Uno sguardo più attento rende chiaro che queste creature indaffarate sono in realtà create dall'uomo. Wong-Foy, un ingegnere di ricerca senior presso SRI, ha creato un esercito di lavoratori guidati magneticamente per testare l'idea che i microrobot potrebbero essere un modo migliore per assemblare componenti elettronici o per costruire altre piccole strutture.

Gli operai robotici di Wong-Foy si sono già dimostrati in grado di costruire torri lunghe 30 centimetri da barre di carbonio e altre piattaforme in grado di sostenere un chilogrammo di peso. I robot possono lavorare con vetro, metallo, legno e componenti elettronici. In una dimostrazione, hanno realizzato una struttura a traliccio in carbonio con fili e LED colorati mescolati per fungere da albero di Natale del laboratorio.

Possiamo scalare a molti più robot a basso costo, afferma Wong-Foy, che pensa che il suo sistema potrebbe trasformarsi in un nuovo approccio alla produzione. Molti componenti elettronici hanno le dimensioni giuste per essere maneggiati dai suoi microrobot, dice, e le squadre di loro potrebbero rivelarsi un buon modo per disporli sui circuiti stampati.

SRI vuole creare una versione del sistema di microrobot che potrebbe essere venduta ad altri laboratori di ricerca e aziende per sperimentarla. Abbiamo dimostrato la piattaforma di base e ora stiamo esaminando come possiamo trasferirci fuori dal laboratorio come piattaforma di ricerca, afferma Rich Mahoney, direttore della robotica presso SRI. Dovresti essere in grado di acquistarlo sullo scaffale.

I microlavoratori di SRI sono semplici: solo piccole piattaforme magnetiche con semplici bracci di filo in cima. Possono muoversi solo se posizionati su una superficie con uno schema specifico di circuiti elettrici all'interno. L'invio di corrente attraverso le bobine sottostanti esercita una forza sui magneti e fa girare i robot. Wong-Foy ha scritto un software per farlo e lo ha usato per coreografare il movimento di oltre 1.000 minuscoli robot in un complesso schema di circolazione. Ciò dimostra che dovrebbe essere possibile farli lavorare in grandi team, dice.

I bracci in filo metallico dei robot non sono in grado di muoversi indipendentemente. Ma creare squadre di robot con diversi tipi di braccia rende possibile fare lavori complessi.

La costruzione di una struttura a traliccio richiede tre tipi di lavoratori. Uno aziona una sorta di distributore di stuzzicadenti, spingendo una leva per rilasciare un'asta di carbonio delle dimensioni di uno stuzzicadenti. Un altro robot immerge le sue braccia in un abbeveratoio per mettere delle goccioline alle estremità delle sue braccia, quindi usa la tensione superficiale per raccogliere l'asta. Un terzo robot visita una stazione di colla, immergendo i suoi bracci e quindi applicando la colla sulla struttura in costruzione. Infine, il robot che ha prelevato l'asta la preme in posizione e attende che si accenda una luce ultravioletta per polimerizzare la colla. Quindi può ritirarsi per prendere una nuova canna.

Il software che controlla i robot può anche spostare la piattaforma su cui sono seduti. Sposta la piattaforma ogni volta che viene completato un nuovo livello in modo che lo spazio di lavoro dei robot rimanga lo stesso mentre la struttura che stanno costruendo cresce.

Proprio come la tecnologia di stampa 3D, i microrobot promettono di essere un modo più efficiente per realizzare oggetti complessi in piccole quantità rispetto alla tecnologia di produzione di massa convenzionale, afferma Mahoney. Ciò è in parte dovuto al fatto che i microrobot possono essere riprogrammati per svolgere compiti completamente nuovi e in parte perché sono poco costosi. A volte chiamiamo questa manipolazione dei megahertz, dice. Possiamo pensare alla manipolazione ai ritmi che siamo abituati a vedere nell'elaborazione delle informazioni.

Aiutare a realizzare circuiti stampati in piccoli lotti per la prototipazione di nuovi dispositivi elettronici è una possibile applicazione. Gli hobbisti e le piccole aziende che lavorano sull'hardware dell'elettronica oggi realizzano pochi prototipi di circuiti stampati a causa del tempo necessario per assemblarli a mano e della spesa e del ritardo nel pagamento di piccole tirature presso impianti dedicati.

Wong-Foy pensa anche che il suo approccio potrebbe essere utile per assemblare dispositivi che combinano componenti elettronici e ottici, ad esempio per interfacciarsi con cavi in ​​fibra ottica. Poiché il silicio e i componenti ottici non possono essere elaborati nello stesso passaggio, quell'industria spesso utilizza l'assemblaggio manuale per metterli insieme. Nel campo dell'elettronica ottica le persone non hanno trovato un buon modo per integrare i laser al fosfuro di indio con componenti in silicio, afferma Wong-Foy. La scala di queste cose è la dimensione delle barre di carbonio che stiamo usando qui.

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