QUADRO.news - всё о дронах, квадрокоптерах, беспилотниках и робототехнике. » Новости » Инженеры с помощью лазера научили роботов скользить по воде

Инженеры с помощью лазера научили роботов скользить по воде

21 апреля, 2021
Автор: ABV
0
0

из Бельгии и Франции создали систему ThermoBot для демонстрации возможностей метода работы с микрообъектами и управления микророботами, которые плавают на поверхности воды благодаря инфракрасному лазеру. Эффект основан на образовании термокапиллярных конвекционных потоков в воде из-за перемены величины поверхностного натяжения при локальном нагреве.

Лазерный луч направляется в необходимые точки возле объекта и создаёт потоки жидкости, которые заставляют объект двигаться. Меняя силу лазера, длительность нагрева и расположение точки нагрева, можно выбирать направление и скорость движения объекта. Быстрые переключения луча между несколькими точками нагрева дают возможность руководить движением по заданному маршруту нескольких микрообъектов одновременно.

Система ThermoBot сделана из резервуара с дистиллированной водой толщиной 8 мм. Над ним установлено зеркало, которое благодаря пьезоэлектрическим элементам может отклонять падающий на него луч лазера в рамках рабочей области размером 80 x 80 мм. Длина волны инфракрасного лазера составляет 1455 нм, а ширина пучка равна 1,3 мм. Мощность лазера можно изменять в пределах от 20 мВт до 150 мВт. Контроль за положением пятна лазера и траекторией движения микрообъектов на поверхности воды происходит благодаря камере, установленной над рабочей поверхностью.

Подвижное зеркало предоставляет возможность переключать луч между пятью точками и контролировать движение нескольких объектов сразу. Это количество связано со скоростью поворота зеркала. В тестированиях исследователи смогли управлять движением по заданным траекториям до четырёх микросфер диаметром 0,5 мм со средней ошибкой в 0,2 мм, а также руководить положением и направлением движения микроплатформы с четырьмя «ногами».

В другом эксперименте была продемонстрирована возможность применять метод для направленной сборки составных микроконструкций из отдельных деталей. Для этого мелкие пластины из кварцевого стекла объединили по типу пазла. В испытаниях при самой высокой мощности лазера удалось достигнуть скорости объектов 12 мм/с или 24 длины тела в секунду. При этом нагрев воды составил всего 5 К. Это значит, что данный способ можно применять для манипуляций с чувствительной к нагреву микроэлектроникой.

Авторы работы отмечают, что созданная ими платформа - это проверка работоспособности метода, который пока не лишён недостатков. Например, работа на водной поверхности ограничивает манипуляции двумя измерениями, а используемое зеркало позволяет получить только пять точек нагрева. Однако инженеры планируют улучшить оптическую систему, чтобы увеличить число возможных лазерных точек и получить другие паттерны засветки поверхности. Это позволит создавать потоки более сложной формы. Они считают, что платформа ThermoBot имеет большие перспективы, особенно в области микросборки. В будущем её можно будет использовать для создания микророботов и других манипуляций с микрообъектами.

Комментарии