Группа нано-робототехники Университета Ватерлоо - University of Waterloo Nano Robotics Group

Группа наноробототехники Университета Ватерлоо (UWNRG) - это группа студентов, состоящая из студентов нескольких различных инженерных программ, включая Нанотехнологии, Мехатроника, Электрические, Компьютер, и Программная инженерия, различные программы по математике и искусству в Университет Ватерлоо. Их основная цель - создание микророботы, а также продвижение нанотехнологии и их программа. Группа была основана в 2007 году, и их последним достижением стала победа в конкурсе Microassembly Challenge в 2013 году. IEEE Международная конференция по робототехнике и автоматизации (ICRA).[1] Они были единственными полностью студент team, а также единственной участвующей канадской командой.[2] С тех пор UWNRG эволюционировала из соревнований по робототехнике и теперь занимается разработкой микробототехники для промышленных и медицинских приложений с помощью MAYA и сельскохозяйственных приложений с помощью Vision.

Текущее исследование

Зрение

Vision - это исследовательская группа, сформированная в середине 2019 года с целью объединения микро- и молекулярной биологии с робототехникой. Текущий проект «Здоровая гидропоника» направлен на создание более совершенных комнатных и полностью автоматизированных машин для выращивания растений с помощью разработки бактерий и системы гидропоники. Работая под Доктор Тревор Чарльз вместе они выделили три основных компонента этого проекта: полностью автоматизированная гидропонная система с сенсором, создание водных бактерий, способных выражать рост растений, и, наконец, микробный сенсор для обнаружения возможных патогенов. Более подробную информацию можно найти на UWNRG интернет сайт.

Текущие роботы

МАЙЯ

MAYA (Micro-Assembly YBCO Apparatus) - экспериментальный робот, который использует концепцию квантовая блокировка.[3] Используя эту концепцию, YBCO, высокотемпературный сверхпроводник, может изобразить микромагнит в пространстве над собой. Отсюда положение YBCO можно контролировать с помощью двигателей и исполнительных механизмов, что приводит к перемещению микромагнита. MAYA поставляется с оптической системой слежения, которая может учитывать погрешности между макро- и микромасштабными движениями, что приводит к высокоточному срабатыванию. Более подробную информацию можно найти на UWNRG интернет сайт.

Предыдущие роботы

МИШЕЛЬ

МИШЕЛЬ («Меркурий в клетке чистой среды обитания, использующей возбуждение Лоренца») использует микрофлюидика для точного перемещения робота через другую текучую среду.[3]

СЭМ

SAM (микроробот с соленоидным приводом) - духовный преемник робота EMMA, использующий смещение магнитного поля.[3]

УВИДЕЛ

Используя акустические волны в качестве движущей силы для устройства МЭМС, группа специалистов по поверхностным акустическим волнам UWNRG (известная как SAW) пытается разнообразить арсенал достижений микророботов группы. Дизайн SAW был первоначально разработан после нашего успеха в конкурсе NIST Mobile Microrobotics Challenge в 2011 году и представляет собой первый полностью гибкий обратный пьезоэлектрический микроробот группы.[4] Конструкция состоит из капельки нанолитровой жидкости, движущейся по силанизированной стеклянной подложке, на которой сформирован узор. межпальцевой датчик (IDT). Пластина ниобата лития, покрытая тонкими пленками из титана и золота, будет действовать как генератор поверхностных акустических волн, который будет создавать колебания на поверхности пластины. Это приведет к появлению возбужденной капли жидкости и, в конечном итоге, к линейному движению жидкостного микроробота.[5]

ЭММА

EMMA (Электромагнитное микро срабатывание) - их самый известный проект. Он занял 3-е место в общем зачете 2010 года. NIST Вызов мобильной микророботехники в Аляска,[6] и первое место в конкурсе 2011 г. Шанхай, Китай.[6] EMMA состоит из магнитный сплав который перемещается путем смещения магнитное поле окружают робота (магнитное срабатывание). В настоящее время команда работает над исследовательской работой «Определение характеристик поверхностного натяжения вокруг робота в микромасштабе» и обновляет конструкцию, чтобы обеспечить вращение вдоль его оси. EMMA имеет несколько итераций, итерация 1 и итерация 1.5 уже завершены. Есть надежда, что итерация 2.0 будет улучшением по сравнению с существующими проектами.[7]

Изображение микроробота ПАМЕЛА.

ПАМЕЛА

PAMELA (срабатывание помпы, опосредованное поглощением возбужденного света) - это микрофлюидный основан МЭМС который был впервые разработан NanoRobotics Group. Первоначально предложенный в 2007 году членами-основателями группы, его конструкция заключается в использовании тяги для управления микророботом через текучую среду. Силовая установка робота - это два небольших насоса, сделанных из светочувствительной мембраны, которая деформируется и выталкивает жидкость, когда на мембрану воздействует лазерный луч. Движение робота определяется путем фокусировки лазерного луча на отдельный насос для включения или на оба насоса одновременно для поступательного движения. Ожидается, что PAMELA станет улучшением EMMA, поскольку у нее будет возможность поворачивать влево или вправо, чего в настоящее время нет в текущей версии EMMA.

МИКРОКОПТЕР

МИКРОКОПТЕР разрабатывается с двигательной установкой на базе коптера. В роботе используется магнитный диполь в форме ротора, помещенный в быстро вращающееся магнитное поле. Ротор будет постоянно выравниваться с этим магнитным полем, поэтому имитирует вертолет, если магнитное поле может перемещаться достаточно быстро.[5]

Прошедшие события

Конференция по нанотехнологиям Ватерлоо (WNC)

UWNRG участвовал в стендовой сессии WNC в 2018 и 2019 годах, где они представили свои исследования и текущие экспериментальные проекты. В 2019 году была проведена живая демонстрация, которая продемонстрировала прогресс, достигнутый MAYA за последний год, который можно увидеть здесь.

Нанотех Экспо

UWNRG был участником Nanotech Expo 2009 Токио, Япония в 2009 году, когда группа отправилась в Японию, чтобы представлять канадскую делегацию вместе с правительственными чиновниками и частными организациями. Группа была единственной студенческой организацией на этом международном мероприятии. С помощью наставников группы (профессоров и аспирантов) группа представила свою наноразмерную технологию пневматических насосов аудитории японского правительства и представителей промышленности в посольстве Канады в Токио.

Конкурс мобильной микроробототехники NIST

Группа Nanorobotics Университета Ватерлоо приняла участие в конкурсе Microrobotics, организованном Национальный институт стандартов и технологий (NIST) за последние четыре года. Во время конкурса Mobile Microrobotics Challenge 2013 г. Международная конференция по робототехнике и автоматизации (ICRA) в Карлсруэ, Германия UWNRG заняла первое место в конкурсе Autonomous Mobility Challenge с микророботом EMMA. На ICRA 2011 в Шанхай, Китай, UWNRG заняла первое место в конкурсе Mobile Microrobotics Challenge,[8][9] победив более 10 других зарегистрированных команд из ведущих международных организаций. Это включало участников из США, Франции и Италии. В 2010 году UWNRG заняла третье место в конкурсе Mobile Microrobotics Challenge.[10][11] Из зарегистрированных команд UWNRG был единственным студентом и единственной участвовавшей канадской командой. Соревнование требовало создания робота размером менее 600 микрометров во всех измерениях и соревнований в задачах, предназначенных для проверки мобильности, маневренности и управляемости, таких как дистанция 2 мм, задача по перемещению робота по образцу восьмерки и задачи по микросборке, связанные с использованием робот собирает вместе маленькие треугольные колышки.[5] Команда планирует снова выступить в 2014 году.

Члены

Команда состоит из более 40 разных студентов бакалавриата из Университет Ватерлоо. Члены команды разделены на несколько независимых подгрупп: одна техническая группа, отвечающая за проектирование каждого из роботов, группа систем управления, которая пишет программное обеспечение, которое контролирует, как роботы реагируют на ситуацию, группа развития бизнеса, которая несет ответственность для поиска спонсоров для команды и маркетинговой команды, которая организует информационные мероприятия и конференции для команды.[5] Ассоциированные профессора Университета Ватерлоо включают доктора Явуза, доктора Прузе, доктора Куи, доктора Мансура и доктора Фидана.

Рекомендации

  1. ^ «Студенты Ватерлоо выигрывают в микроробототехнике». Waterloo.ca. 17 мая 2013 г.
  2. ^ Секула, Эрик М. (16 декабря 2009 г.). «Микроробототехника». Nist.gov.
  3. ^ а б c "Текущие проекты | UW_NRG". Csclub.uwaterloo.ca. Получено 2016-01-27.
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-09-15. Получено 2011-11-13.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ а б c d "Домашняя страница UW_NRG". Uwnrg.org. Получено 22 октября 2018.
  6. ^ а б Томпсон, Кристи Д. (7 июня 2010 г.). «Команды готовятся к двум соревнованиям по робототехнике NIST на Аляске». Nist.gov.
  7. ^ [1]
  8. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-10-02. Получено 2012-01-16.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  9. ^ «Железный воин» UW_NRG - победитель конкурса мобильной микророботехники ». Iwarrior.uwaterloo.ca.
  10. ^ «UW Nanorobotics Group заняла третье место» (PDF). Iwarrior.uwaterloo.ca. Получено 22 октября 2018.
  11. ^ «Железный воин» Студенты Ватерлоо выдвинули Канаду на карту развития микроробототехники ». Iwarrior.uwaterloo.ca.

внешняя ссылка