Microbotics는 소형 로봇 분야, 특히 1mm 미만의 특성 치수를 갖는 모바일 로봇 분야입니다. 이 용어는 마이크로 미터 크기의 구성 요소를 처리 할 수있는 로봇에도 사용할 수 있습니다.

역사
Microbots는 20 세기의 마지막 10 년 동안의 마이크로 컨트롤러의 등장과 많은 소형 마이크로 로봇이 센서 이외의 기계 부품에 실리콘을 사용하지는 않지만 MEMS (Micro Mechanical System on Silicon)의 출현으로 탄생했습니다. 이러한 소형 로봇의 초기 연구 및 개념 설계는 1970 년대 초반 미국 정보 기관에 대한 기밀 조사에서 수행되었습니다. 당시 구상 된 전쟁 포로는 구조 원조 포로 및 전자 요격 임무가 포함되었습니다. 근본적인 소형화 지원 기술은 그 당시 완전히 개발되지 않았으므로 프로토 타입 개발의 진전은이 초기 계산 및 개념 설계 세트에서 즉시 발생하지 않았습니다. 2008 년 현재, 가장 작은 마이크로 로봇은 Scratch Drive Actuator를 사용합니다.

무선 연결, 특히 Wi-Fi (즉, 도미넌트 네트워크)의 개발은 마이크로 로봇의 통신 용량을 크게 증가 시켰으며, 결과적으로 다른 마이크로 로봇과의 조정을 통해보다 복잡한 작업을 수행 할 수있게되었습니다. 사실, 최근의 연구는 하버드 대학교에서 1,024 개의 로봇 떼를 비롯하여 다양한 모양으로 조립되는 마이크로봇 통신에 초점을 맞추고 있습니다. DARPA의 “Macro Products를위한 MicroFactory”프로그램을 위해 SRI International에서 마이크로 로봇을 제조하여 경량의 고강도 구조물을 제작할 수 있습니다.

디자인 고려 사항
‘마이크로’접두사는 주관적으로 작은 의미로 사용되었지만 길이 척도를 표준화하면 혼동을 피할 수 있습니다. 따라서 나노 로봇은 1 마이크로 미터 이하의 특성 치수를 가지거나 1 ~ 1000 nm 크기 범위의 부품을 조작합니다. 마이크로 로봇은 1 밀리미터 이하의 특성 치수를 가지며 밀리 로봇은 1cm보다 작은 치수를 가지며 미니 로봇은 10cm (4 인치)보다 작은 치수를 가지며 소형 로봇은 100cm (39 인치)보다 작은 치수를 가지며, .

크기가 작기 때문에 마이크로 로봇은 잠재적으로 매우 싸고 사람이나 대형 로봇이 너무 작거나 너무 위험한 환경을 탐색하기 위해 많은 수의 로봇 로봇에 사용할 수 있습니다. 마이크로 로봇은 지진 후 붕괴 된 건물에서 생존자를 찾거나 소화관을 통해 기어 다니는 것과 같은 응용 분야에서 유용 할 것으로 예상됩니다. 마이크로 로봇은 힘이없고 계산 능력이 부족 합니다만, 마이크로 로봇의 덩어리처럼 많은 수를 사용하여 보상 할 수 있습니다.

마이크로 로봇이 움직이는 방법은 그 목적과 필요한 크기의 함수입니다. 서브 미크론 크기의 물리적 세계는 기이 한 방식으로 접근해야합니다. 공수 로봇의 레이놀즈 수는 일치에 가깝습니다. 점성 힘이 관성력을 지배하기 때문에 “날기”는 베르누이의 리프트 원리보다는 공기 점도를 사용할 수 있습니다. 유체를 통해 움직이는 로봇은 운동 성이있는 대장균처럼 회전하는 편모가 필요할 수 있습니다. 호핑은 은밀하고 에너지 효율적입니다. 로봇은 다양한 지형의 표면을 협상 할 수 있습니다. 개척적인 계산 (Solem 1994)은 물리적 현실에 기반한 가능한 행동을 조사했다.

마이크로 로봇을 개발할 때 주요 과제 중 하나는 매우 제한된 전원 공급 장치를 사용하여 동작을 달성하는 것입니다. 마이크로 로봇은 동전 셀과 같이 작고 가벼운 배터리 소스를 사용하거나 주변 환경의 전력을 진동 또는 빛 에너지의 형태로 제거 할 수 있습니다. Microrobots는 또한 로봇 장치를 작동시키기 위해 주위의 유체로부터 화학적 인 힘을 끌어 내기 위해 플라 팅 된 Serratia marcescens와 같은 동력원으로 생물학적 모터를 사용하고 있습니다. 이러한 biorobot은 chemotaxis 나 galvanotaxis와 같은 자극에 의해 직접적으로 제어 될 수 있으며, 여러 제어 체계가 이용 가능합니다. 온보드 배터리의 보편적 인 대안은 외부 유도 전력을 사용하여 로봇에 전원을 공급하는 것입니다. 마이크로 로봇을 활성화하고 제어하기위한 전자기장, 초음파 및 빛의 사용이 그 예입니다.

크기 및 정의
접두사 “마이크로”는 주관적으로 작은 로봇을 지정하는 데 많이 사용되었지만 매우 다양한 크기입니다. 크기 척도에 해당하는 이름을 표준화하는 프로젝트는 혼란을 피합니다. 그래서:

나노 로봇은 1 마이크로 미터와 같거나 더 작은 치수를 가지며, 또는 1 내지 1000 nm 크기의 부품을 조작 할 수있게한다.
마이크로 로봇은 1mm 미만의 특성 치수를 가지며,
밀리 로봇은 1cm 미만의 치수를 가지고 (밀리미터로 측정),
미니 로봇은 10cm 미만의 치수를 가지며,
작은 로봇은 100cm보다 작은 치수를 가질 것입니다.

마이크로 로봇 개발을위한 특수 조건
마이크로 로봇은 마이크로 미터 스케일에서 큰 중요성을 가지며 더 큰 크기의 물체를 어지럽히 지 않을 것이기 때문에 마이크로 로봇은 이러한 스케일에서 특정 물리 현상을 더 잘 이해하고 제어 할 수 있습니다.

반 데르 발스 힘,
정전기,
표면 장력,
공기 호흡,
더위와 추위, 응결 등의 악화되고 잔인한 영향).

마이크로 로봇은 초소형 요소에 필요한 제조 프로세스 (마이크로 시스템 또는 마이크로 또는 나노 전자 장치를 포함한 나노 시스템) 연구를 포함합니다.

Biomimicry는 마이크로 로봇을 고무시키는 분야이며,

마이크로 역학
다음과 같이 로봇이 환경을 이동하고 상호 작용할 수 있어야합니다.

로봇이 로봇에 접착 할 수있게하고, 가능하면 물체를 잡거나, 다른 마이크로 로봇을 조립하거나, 기판에 고정시킬 수있는 햅틱 중에서;
모바일 요소가 하나 이상의 자유도를 따라 움직일 수있게 해주는 마이크로 모터;
유사한 기능을 수행하는 마이크로 자이로 스코프 또는 대체 장치가 검색된다.
혁신적인 여행 모드; 예를 들어, gerris가하는 것처럼, 마이크로 로봇은이 액체 “기판”의 표면 장력을 이용하여 이미 물 위에서 움직일 수 있습니다. 우리는 또한 수 g 또는 수십 그램의 로봇이 천장이나 어떤 지원 (카네기 멜론 대학 (Carnegy Mellon University)의 Geckohair Nanolab 프로그램)을 걸을 수 있도록 도마뱀의 빨판을 모방하려고합니다. 학생들은 다양한 경사각에 적응하는 접착 시스템을 사용하여 매달려 걷기를 허용합니다 (천장 위, 시트 아래 …).

생체 모방
로봇 공학에 대한 영감의 원천은 매우 많은 메커니즘과 동작, 관심이있는 로봇 공학을 테스트 한 Nature 자체입니다. 원시적 인 동물의 신경망과 신경 센터 및 척수의 중앙 생성기의 기능을 모방하는 것은 이미 걷기, 수영, 달리기, 크롤링과 같은 특정 메커니즘을 모방 할 수 있습니다. 근육 그룹은 서보 모터로 대체되지만 신경 네트워크를 모방 한 컴퓨터 미세 회로에 분산 된 펄스에 따라 걷기, 수영, 크롤링 또는 달리기의 움직임과 리듬을 재현하여 움직입니다.

모방은 때때로 더 멀리 나아 간다. 예 :

Nanolab은 동물 (달팽이, 민달팽이, 일부 Coleoptera는 강력하지만 일시적으로 그러한 분자 덕분에 지지체에 붙을 수 있음)에 의해 합성 된 고 접착 성 콜로이드 분자를 확인하고 재현합니다. 이 유형의 접착제의 성능 측정에 적합한 계기를 개발합니다.
nanolab은 접착 성 유충이 부착 된 작은 탱크 형태의 로봇을 만들었으며 벽에 붙어 올라갈 수 있습니다.
Nanolab은 또한 수평이 아닌 평면에서 매우 강화 된 접착력을 가능케하는 점착성 마이크로 섬유를 개발했지만 재현이 불가능한 성능은 치유, 영양 공급 및 재생산 능력, 새로운 윤리적 문제를 제기하는 수용력입니다. 생명 윤리학의 평범한 분야를 뛰어 넘는
도롱뇽에서 영감을 얻은 로봇은 수생 환경에서 육상 환경으로 쉽게 진화합니다. 닭은 머리가 잘린 상태에서 반사적으로 계속 달려있어 척추와 척수에 필수적인 모터 센터가 있음을 보여줍니다.
로봇 (도롱뇽이나 뱀)은 크롤링 8을 모방합니다.이 원리에서 Joseph Ayers (보스턴의 Northeastern University)는 lamprey과 lobster의 움직임을 모방 한 로봇을 개발했습니다.

위험과 한계
생체 모방의 위험 중 하나는 동물과 너무 흡사 한 로봇이 모델과 혼동되어 실제 육식 동물에 의해 사냥된다는 것입니다.

마이크로 일렉트로닉스
마이크로 프로세서는 로봇에 자율성을 부여하는 컴퓨터 소프트웨어의 실행을 허용합니다. 매우 낮은 전력 마이크로 프로세서는 가벼운 상태에서 머물러 야하고 중요한 에너지 원을 휴대 할 수 없으므로 마이크로 로봇에 필요합니다.

생체 역학
연구자들은 로봇을 움직이게하거나, 로봇을 장애물에 반응 시키거나 쥐 신경 세포의 배양 물을 통해 밝혀 내기 위해 관리했습니다.

마이크로 또는 나노 센서
로봇은 로봇이 자신의 환경에 스스로 위치 할 수 있도록해야합니다.
예를 들어, 빛에 반응하는 셀, 온도 센서, 압력 센서, 파 센서, 라디오 안테나 등이 있습니다. 마이크로 카메라조차도.

가능한 용도
인간이 (작은 공간에서, 진공 상태에서) 위험하거나, 고통 스럽거나, 반복적이거나, 불가능한 작업을 수행하거나, 인간보다 단순하게 수행하는 작업을 자동으로 수행 할 수 있기를 기대합니다.

프로 스펙 티비스트는 다음과 같이 사용할 수 있다고 상상합니다.

산업 및 기술 로봇 (예를 들어, 아주 작은 부품이나기구를 만들거나 분해하지 않고 기계 내부를 진단하거나 수리 할 수있는 것, 내부에서 파이프를 검사하는 것 등) 진공 또는 공기가 없을 때 등)
로봇 청소기 또는 가정은 현재 존재하는 것보다 작고 신중해야합니다.
움직이는 로봇 (프로그래밍 로봇을 가르치십시오 … 로봇의 이미지가있는 장난감의 형태로만 존재하지만 그 자체는 아닙니다) 또는 교육 로봇 유형 BEAM (약어 “Aesthetic and Mechanical Electronic Biology”)은 어떤 종류의 마이크로 컨트롤러 또는 임베디드 프로그램 없이도 지능이 떨어지는 로봇; 스프링 또는 단순 탄성은 작은 실험 프로젝트를위한 기계 에너지 원이 될 수 있습니다.
의료 로봇 또는 의료 지원. 마이크로 로봇은 언젠가 살아있는 유기체에서 작동 할 수 있습니다.
점유 공간과 공간 탐사에서 테이크 어웨이 하중을 절약하기 위해 공간으로 보내지는 공간 마이크로 프로브 또는 마이크로 로봇

자치
자율적 인 마이크로 로봇은 다음을 가져야합니다.

충분히 효율적인 센서 (마이크로 센서 또는 나노 센서)
효율적인 마이크로 배터리, 낮은 에너지 소비 또는 외부 에너지 원 (태양 광, 마이크로 웨이브 빔, 수소 연료 전지를 공급하는 수소 공급원, 유기 물질로부터 에너지를 추출하는 생체 모방 능력)을 찾아서 이용할 수있는 능력을 필요로하는 에너지 자치. 에너지를 절약하는 한 가지 방법은 마이크로 로봇의 다양한 기능이 필요할 때만, 그리고 최적으로 활성화되도록하는 것입니다. 나머지 시간은 대기 상태에 놓여지며 수동적 인 방식으로 움직이는 것을 방지하지는 않습니다 (바람, 현재, 차량에 의해 운반됩니다).
임베디드 인텔리전스 시스템 (개미 언덕의 개미와 같이 보완적인 기능을 가진 로봇의 경우 개인 또는 집단) 및 / 또는 상호 작용 또는 원격 제어를 허용하는 통신.
교육 프로그램은 간단한 사건의 발생 및 환경 변화 (자극)에 반응하고 적절한 반응을 통해 (개별적으로 또는 집단적으로, 개미의 개미에 의해 행해지 듯) 대응할만큼 충분히 정교해야합니다.

문학과 영화의 마이크로 로봇
공상 과학 소설과 영화의 여러 저자는 소설, 뉴스 또는 영화에서 마이크로 또는 심지어는 마이크로 드론 형태의 나노봇을 사용합니다.