Дельта-робота навчили мікрометрової точності

Інженери розробили дельта-робота, здатного до маніпуляцій з мікрометровою точністю і, на відміну від інших дельта-роботів, набагато швидшого - робот може здійснювати циклічні рухи з частотою до 75 разів на секунду. Передбачається, що такого робота можна буде використовувати для складання пристроїв з невеликими елементами або для точних медичних операцій, йдеться в роботі, опублікованій в журналі.

Для маніпуляцій великими об'єктами існує безліч методів і пристроїв, але у випадку з невеликими об'єктами все набагато складніше. Практично всі механічні мікроманіпулятори мають той чи інший недолік: складна і дорога конструкція, низька точність або низька швидкість. Через це їх складно використовувати у виробництві, наприклад, мікроелектромеханічних пристроїв.

Дослідники під керівництвом Хейлі Макклінток (Hayley McClintock) з Гарвардського університету створили новий мікроманіпулятор, позбавлений цих недоліків. Для цього вони вирішили використовувати відому конструкцію дельта-роботів. Вона складається з трьох важелів з незалежними приводами, поєднаних з підставою, на якій може бути закріплений маніпулятор або інший інструмент. Приводи в такій схемі мають тільки один ступінь свободи, але, оскільки вони можуть повертати важелі на різний кут, підстава може переміщатися в обсязі.

Інженери створили ефективного дельта-робота, що працює з об'єктами, що мають масу біля грама. Він має розмір 15 міліметрів у ширину і 20 міліметрів у висоту. Оскільки при такому малому розмірі складно досягти високої точності за допомогою моторів, дослідники використовували п'єзоелектричні елементи. Вони пов'язані з нижньою секцією важелів, і при подачі струму згинаються самі і рухають важелі. Інженери відзначають, що крім точності п'єзоелектричні актуатори дозволили досягти на порядок більшої швидкості, ніж у аналогів. Наприклад, робот може здійснювати рух по колу з діаметром 1,5 міліметра з частотою 75 герц.

Робот важить 430 міліграм, але може піднімати вантажі з масою до 1,3 грама. Він має робочу зону об'ємом 7 квадратних міліметрів і точність переміщення близько п'яти мікрометрів. Дослідники продемонстрували роботу робота на декількох прикладах траєкторій: колах, зірках та інших. Також розробники протестували його роботу як стабілізатора тремора рук: він зміг знизити відхилення на 80 відсотків. Інженери вважають, що цю властивість можна використовувати в очній хірургії та інших медичних областях, в яких потрібна точність рухів.

Конструкцію дельта-роботів використовують і в набагато більш масштабних проектах. Наприклад, на її основі італійські інженери створили найбільший 3D-принтер у світі, який може друкувати невеликі будинки цілком.