Группа нано-робототехники Университета Ватерлоо

Группа наноробототехники Университета Ватерлоо (UWNRG) — это группа студентов, состоящая из студентов нескольких различных инженерных программ, включая нанотехнологии , мехатронику , электротехнику , компьютерную инженерию и разработку программного обеспечения , а также различные программы по математике и искусству в Университете Ватерлоо . Их основная цель — разработка микророботов , а также продвижение нанотехнологий и их программ. Группа была основана в 2007 году, и ее последним достижением стала победа в конкурсе Microassembly Challenge на Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) в 2013 году. ^[1] Это была единственная студенческая команда, а также единственная канадская команда, участвовавшая в соревнованиях. ^[2] С тех пор UWNRG вышла из конкуренции в области робототехники и теперь занимается разработкой микроробототехники для промышленного и медицинского применения с помощью MAYA, а также для применения в сельском хозяйстве с помощью Vision.

Текущие исследования

Зрение

Vision — исследовательская группа, созданная в середине 2019 года с целью объединить микро- и молекулярную биологию с робототехникой. Текущий проект «Здоровая гидропоника» направлен на создание более совершенных и полностью автоматизированных машин для выращивания растений в помещении путем разработки бактерий и системы гидропоники. Работая вместе под руководством доктора Тревора Чарльза , они наметили три основных компонента этого проекта: полностью автоматизированную гидропонную систему с датчиками, создание водных бактерий, которые могут стимулировать развитие растений, и, наконец, микробный датчик для обнаружения возможных патогенов. Более подробную информацию можно найти на сайте UWNRG .

Текущие роботы

МАЙЯ

MAYA (Micro-Assembly YBCO Apparatus) — экспериментальный робот, использующий концепцию квантовой блокировки . ^[3] Используя эту концепцию, YBCO, высокотемпературный сверхпроводник, может изобразить микромагнит в космосе над собой. Отсюда положением YBCO можно управлять с помощью двигателей и исполнительных механизмов, что приводит к перемещению микромагнита. MAYA поставляется в комплекте с оптической системой слежения, которая может учитывать ошибки между макро- и микро-движениями, что приводит к высокоточному срабатыванию. Более подробную информацию можно найти на сайте UWNRG .

Предыдущие роботы

МИШЕЛЬ

МИШЕЛЬ (Ртуть в прозрачной среде обитания, использующая возбуждение Лоренца) использует микрофлюидику для точного перемещения робота через другую текучую среду. ^[3]

ОДИН

SAM (микроробот с электромагнитным управлением) является духовным преемником робота EMMA, использующим смещение магнитного поля. ^[3]

ПИЛА

Используя акустические волны в качестве двигателя для устройства MEMS, группа UWNRG по поверхностным акустическим волнам (известная как SAW) пытается разнообразить арсенал своих достижений в области микророботов. Конструкция SAW была первоначально задумана после нашего успеха в конкурсе NIST Mobile Microrobotics Challenge 2011 года и представляет собой первый в группе полностью плавный микроробот с обратной пьезоэлектрической системой. ^[4] Конструкция состоит из нанолитровой капли жидкости, движущейся по подложке из силанизированного стекла, на которой нанесен рисунок встречно-штыревого преобразователя (IDT). Пластина ниобата лития, покрытая тонкими пленками титана и золота, будет действовать как генератор поверхностных акустических волн, который будет создавать колебания на поверхности пластины. Это приведет к возбуждению капли жидкости и, в конечном итоге, к линейному движению жидкостного микроробота. ^[5]

ЭММА

EMMA (Электромагнитное микроактивирование) — их самый известный проект. Он занял 3-е место в конкурсе NIST Mobile Microrobotics Challenge 2010 года на Аляске . ^[6] и первое место на конкурсе 2011 года в Шанхае , Китай . ^[6] EMMA изготовлен из магнитного сплава , который перемещается за счет смещения магнитного поля, окружающего робота (магнитное срабатывание). В настоящее время команда работает над исследовательской работой «Охарактеризация поверхностного натяжения вокруг робота в микромасштабе» и модернизирует конструкцию, чтобы обеспечить вращение вокруг своей оси. У EMMA есть несколько итераций: итерация 1 и итерация 1.5 уже завершены. Есть надежда, что итерация 2.0 станет улучшением по сравнению с текущими разработками. ^[7]

ПАМЕЛА

PAMELA (приведение в действие насоса, опосредованное поглощением возбужденного света) — это микрофлюидной технологии на основе МЭМС , которая была впервые разработана группой NanoRobotics. Первоначально предложенный в 2007 году членами-основателями группы, его конструкция заключается в использовании тяги для управления микророботом через текучую среду. Двигательная система робота представляет собой два небольших насоса, сделанных из светочувствительной мембраны, которые деформируются и вытесняют жидкость, когда на мембрану направляется лазер. Движение робота определяется путем фокусировки лазерного луча на отдельном насосе для вращения или на обоих насосах одновременно для движения вперед. Ожидается, что PAMELA станет усовершенствованием 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. Робот использует магнитный диполь в форме ротора, помещенный в быстро вращающееся магнитное поле. Ротор будет постоянно ориентироваться на это магнитное поле, имитируя вертолет, если магнитное поле можно перемещать достаточно быстро. ^[5]

Прошедшие события

Конференция по нанотехнологиям Ватерлоо (WNC)

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

Выставка Нанотех Экспо

UWNRG была участником выставки Nanotech Expo 2009 в Токио , Япония , в 2009 году, где 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 технологию наноразмерных пневматических насосов аудитории японского правительства и представителей промышленности в посольстве Канады в Токио.

Задача NIST по мобильной микроробототехнике

Группа наноробототехники Университета Ватерлоо участвовала в соревнованиях по микроробототехнике, проводимых Национальным институтом стандартов и технологий в течение последних четырех лет (NIST). Во время конкурса Mobile Microrobotics Challenge 2013 года на Международной конференции по робототехнике и автоматизации (ICRA) в Карлсруэ , Германия , UWNRG заняла первое место в конкурсе автономной мобильности с микророботом EMMA. На выставке ICRA 2011 в Шанхае , Китай , UWNRG заняла первое место в конкурсе Mobile Microrobotics Challenge. ^[8]^[9] победив более 10 других зарегистрированных команд из ведущих организаций мира. В их число вошли абитуриенты из США, Франции и Италии. В 2010 году UWNRG заняла третье место в конкурсе Mobile Microrobotics Challenge. ^[10]^[11] Из зарегистрированных команд UWNRG была единственной студенческой и единственной канадской командой, участвовавшей в соревнованиях. Конкурс требовал создания робота размером менее 600 микрометров во всех измерениях и участия в задачах, предназначенных для проверки мобильности, ловкости и контроля, таких как рывок на 2 мм, задача по перемещению робота по схеме фигуры 8 и задачи по микросборке, включающие использование робот, который складывает вместе маленькие треугольные колышки. ^[5] Команда планирует снова принять участие в соревнованиях в 2014 году.

Члены

В состав команды входят более 40 студентов бакалавриата Университета Ватерлоо . Члены команды разделены на несколько независимых подгрупп: одна техническая группа, отвечающая за проектирование каждого из роботов, группа систем управления, которая пишет программное обеспечение, контролирующее реакцию роботов в ситуации, команда развития бизнеса, которая несет ответственность. за поиск спонсоров для команды, а также маркетинговую команду, организующую информационно-просветительские мероприятия и конференции для команды. ^[5] В число ассоциированных профессоров Университета Ватерлоо входят доктор Явуз, доктор Прузе, доктор Кюи, доктор Мансур и доктор Фидан.

Ссылки

^ «Студенты Ватерлоо добиваются больших успехов в микроробототехнике» . Ватерлоо . 17 мая 2013 г.
^ Секула, Эрик М. (16 декабря 2009 г.). «Вызов микроробототехники» . Nist.gov .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Текущие проекты | UW_NRG» . Csclub.uwaterloo.ca . Проверено 27 января 2016 г.
^ «Домашняя страница IEEE ICRA2011 | Международная конференция по робототехнике и автоматизации» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2011 г. Проверено 13 ноября 2011 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Домашняя страница UW_NRG» . Uwnrg.org . Проверено 22 октября 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Томпсон, Кристи Д. (7 июня 2010 г.). «Команды готовятся к двум соревнованиям по робототехнике NIST на Аляске» . Nist.gov .
^ «Нетехнические группы | UW_NRG» . csclub.uwaterloo.ca . Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 года . Проверено 14 января 2022 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2013 г. Проверено 16 января 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Железный воин » UW_NRG выигрывает конкурс мобильной микроробототехники» . Iwarrior.uwaterloo.ca .
^ «Группа UW Nanorobotics заняла третье место» (PDF) . Iwarrior.uwaterloo.ca . Проверено 22 октября 2018 г.
^ «Железный воин» Студенты Ватерлоо поставили Канаду на карту микроробототехники» . Iwarrior.uwaterloo.ca .

Внешние ссылки

[1] «Студенты Ватерлоо добиваются больших успехов в микроробототехнике» . Ватерлоо . 17 мая 2013 г.

[2] Секула, Эрик М. (16 декабря 2009 г.). «Вызов микроробототехники» . Nist.gov .

[:0-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Текущие проекты | UW_NRG» . Csclub.uwaterloo.ca . Проверено 27 января 2016 г.

[4] «Домашняя страница IEEE ICRA2011 | Международная конференция по робототехнике и автоматизации» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2011 г. Проверено 13 ноября 2011 г.

[uwnrg.org-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Домашняя страница UW_NRG» . Uwnrg.org . Проверено 22 октября 2018 г.

[nist-6] Перейти обратно: ^а ^б Томпсон, Кристи Д. (7 июня 2010 г.). «Команды готовятся к двум соревнованиям по робототехнике NIST на Аляске» . Nist.gov .

[7] «Нетехнические группы | UW_NRG» . csclub.uwaterloo.ca . Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 года . Проверено 14 января 2022 г.

[8] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2013 г. Проверено 16 января 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[9] «Железный воин » UW_NRG выигрывает конкурс мобильной микроробототехники» . Iwarrior.uwaterloo.ca .

[10] «Группа UW Nanorobotics заняла третье место» (PDF) . Iwarrior.uwaterloo.ca . Проверено 22 октября 2018 г.

[11] «Железный воин» Студенты Ватерлоо поставили Канаду на карту микроробототехники» . Iwarrior.uwaterloo.ca .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]