ロボット工学における小型化には、ロボットとそのコンポーネントのサイズを縮小しながら、その出力を向上させることが含まれます。それは、精度や信頼性を犠牲にすることなく、センサー、コンピューター、電源管理、およびアクチュエーターをより無駄のない設置面積に配置することです。
これらの新しい機械は、大型の機械や人間が到達するには小さすぎる場所でも作業を実行できるため、工場、病院、鉱山に最適です。
コンパクトロボットシステムのメリット
小型化への移行は大きなメリットをもたらすため、多くの科学分野や産業分野で開発され、使用されています。
スピードと精度の向上
コンポーネントが小さいほど当然軽量になります。この質量の軽減により、より高速な加速と減速が可能になります。
より小さなスケールでクリアランス、たわみ、バックラッシュを最小限に抑えると、精度が向上します。マイクロアセンブリや検査では、これはより厳密なパス追跡、より短いサイクル、より少ないオーバーシュートにつながります。
効率の向上とコストの削減
通常、パッケージが小さいほど消費電力と使用する材料が少なくなり、製造コストと運用コストが削減されます。オートメーションの拡大を目指す企業は、コンパクトなロボットを、工場、研究所、倉庫、その他の施設の貴重な床面積を節約できる、手頃な価格で持続可能なソリューションとみなしています。
アクセシビリティとモビリティの向上
コンパクトなロボットは、大型の機械では到達できない場所にも到達できます。ケージに入れられた検査ドローンは、ダクト、タンク、船舶を問題なく通過します。
研究所や運輸部門は、GPS が拒否され、人間の立ち入りが遅いか危険な場合に、橋梁や限られた空間の撮像にケージで保護された無人航空機（UAV）を使用しています。{0}{1}{1}小型地上ロボットと投擲ロボットも同様に、人々が後を追う前に狭い屋内を偵察します。
ロボットの小型化を支える技術
小型ロボットへのこの移行は、数十年にわたるマイクロスケール エンジニアリングの進歩に基づいて構築されています。{0}}主要な電子コンポーネントにより、今日のコンパクトなロボットが可能になりました。
MEMSの進歩
マイクロ-電気-システム（MEMS）により、チップ-スケールのセンシングと作動が日常的に行われるようになります。これらは、小さな機械要素、センサー、電子機器を単一のシリコン チップ上に統合し、小型ロボットの「目と耳」として機能します。
MEMS は小型でエネルギー効率が高いため、自律システムに適しています。{0}大学のプログラムでは、MEMS が現在どのように慣性センシング、環境モニタリング、マイクロ流体工学、さらには光ステアリング - をすべて小型ボットに収まるサイズとコストでカバーしているかについて概説しています。
マイクロコントローラーの役割
制御システムは脳であり、小型ロボットではこれがマイクロコントローラーに相当します。マイクロコントローラーは、プロセッサー、メモリー、入出力周辺機器を含む単一の集積回路上の完全なコンピューティング システムです。リアルタイム信号処理のための単一ユニットとして実行できます。これは、バランスをとることや障害物を乗り越えるなどのタスクに不可欠です。-
この概念はソフトロボティクスにも拡張されます。柔らかい構造が表面に適合し、応力をより大きな体積に分散させ、衝撃力を効率的に軽減します。このような戦略は、さまざまな壊れやすい物体や不規則な形状の物体を扱ったり、人の周囲で動作したりするシステムの設計および構築にとって魅力的です。目標は、予測不可能な環境との適応的かつ柔軟な相互作用を可能にする、生物からインスピレーションを得たロボットを作成することです。
現実世界の小型化アプリケーション-
エキサイティングな時代が到来し、いくつかの企業が独自のバージョンの強力でコンパクトなロボットでその道をリードしています。以下にいくつかの例を示します。
医療およびヘルスケア用途
メドトロニックの手術ロボット
メドトロニックはロボット支援手術プラットフォームを開発しており、Mazor Robotics を買収して以来、脊椎および脳の手術用システムに注力してきました。{0}心臓および血管内治療用の、柔らかく、操縦可能で、形状を変化させるカテーテルや器具の分野で進歩を遂げてきました。{2}
同社の目標は、鼓動する心臓環境をナビゲートするために、画像誘導の下で形状を変えることができるロボット カテーテルを開発することです。{0}
Intuitive Surgical のダ ヴィンチ システム
ダ ヴィンチ サージカル システムは、異なるスケールでの小型化の力を特徴としています。 Intuitive Surgical のロボット自体は大きいですが、器具は小さいです。これらの小さなツールを使用すると、外科医は複雑で低侵襲な処置を簡単に実行できるため、外傷が減り、患者の回復が早まります。
産業および製造業
メカデミックメカ500
Mecademic 社によると、同社の Meca500 は、マイクロアセンブリのテストと検査用として世界最小かつ最も正確な 6 軸産業用ロボット アームの 1 つである-。{2}}
MIT リンカーン研究所は、電子材料を印刷するために Meca500 に取り付けられたマイクロプラズマ スパッタリング ヘッドを実証し、小さなアームがどのように実験台製造ワークフローを可能にするかを示しました。-病院や画像処理センターも、自動サンプル処理のために Meca500 ユニットを導入しています。