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机器人的核心技术
机器人的核心技术大致分为两类:关节电机和机器人系统。
机器人主要由阻燃抗静电表面皮肤、机器人关节电机、系统组成。其中机器人关节电机又分为动力部分、减速部分和驱动系统。系统每发出一个指令,驱动系统都要准确执行,并误差在0.1毫米以内,包括响应时间和空间位置等等,目前机器人的关节电机核心技术国内还比较稀少,基本都在美、日手里,当然国内也有一些电机的厂家,但大多外形很大,无法应用在人形机器人上面。
微型手术机器人如何在血管里披荆斩棘?
微型手术机器人是未来外科手术的利器,它将比医生更加准确的找到病源,并且可以快速准确的在体内完成手术,避免开刀进行外科手术的麻烦。而且它的灵活微小可以解决目前很多医学界的难题,可以说微型手术机器人的诞生将会将医学提升到另一个高度。
一、神奇的微型手术机器人。
目前医学界一大难题就是肿瘤细胞,肿瘤细胞又分为良性肿瘤和恶性肿瘤,但是无疑的是大部分肿瘤细胞都是有害的。尤其是长在危险系数超高地方的肿瘤,治疗稍有差错就会一命呜呼。比如大脑和心脏部分的恶性肿瘤就是目前医学界的一大难题,这个地方的肿瘤一般医生根本不敢轻易动,开刀手术切除很有可能由于一点点小小的失误就会葬送一条人命。但是如果有了微型手术机器人这些难题将不再是问题,微型手术机器人可以进入血管通过血液循环来到达身体的任何一个地方。通过一系列的识别手段就可以在体内完成手术,只要找到所谓的肿瘤细胞,就可以轻松完成剔除任务。这种手段的精髓在于全程没有开刀,而且全程不用打麻药,微型手术机器人在你体内做手术可能病人都没有感觉。
二、微型手术机器人的制造仍有很多难题。
微型手术机器人目前任然处于概念阶段,毕竟如此微小的机器人对科技的要求非常高。不但要耐酸耐碱而且还要适应体内各种环境。最主要的是要能够精准定位病发部位,如果没有识别病发源这项关键步骤,任何手术都是白搭。而且微型手术机器人的运动也是一大难题,因为需要精准定位病发源所以就需要有运动能力,并不能如红细胞一样随波逐流,如此微小的手术机器人需要具备如此多的功能,这也是微型手术机器人的难点所在。
机器人行业最关键的核心技术有哪些
1、生机电一体化技术
生机电一体化是近年来快速发展的前沿科学技术,该技术应用于机器人上,通过对神经信息的测量与处理与人机信息通道的建立,将神经生物信号传递给机器人,从而使机器人能够执行人的命令。正因为这种原理,假肢也能够“听懂”人的指示从而成为人身体的一部分。
2、安防机器人巡检技术
智能巡检机器人携带红外热像仪和可见光摄像机等检测装置,在工作区域内进行巡视并将画面和数据传输至远端监控系统,并且对设备节点进行红外测温,及时发现设备发热等缺陷,同时也可以通过声音检测,判断变压器运行状况。对于设备运行中的事故隐患和故障先兆进行自动判定和报警,有效消除事故隐患。
3、大数据及分析技术
数据越来越多,而人类的解读能力是固定的。计算机可以帮助人类找到自己的盲点,数据化让计算机和人类得以沟通和结合。基于大数据的分析模式最近在全球制造业大量出现,其优势在于能够优化产品质量、节约能源,提高设备服务。
4、机器人自主式技术
机器人在不断地进化,甚至可以在更大的实用程序中使用,它们变得更加自主、灵活、合作。最终,它们将与人类并肩合作,并且人类也要向它们学习。这些机器人将花费更少,并且相比于制造业之前使用的机器人,它们的适用范围更广泛。
5、仿真模拟技术
模拟将利用实时数据,在虚拟模型中反映真实世界,包括机器、产品、人等等,这使得运营商可以在虚拟建模中进行测试和优化。
6、物联网嵌入式技术
随着物联网产业的发展,更多的设备甚至更多的未成品将使用标准技术连接,可以进行现场通信,提供实时响应。
7、云计算机器人
云计算机器人将会彻底改变机器人发展的进程,极大地促进软件系统的完善。当今时代,更需要跨站点和跨企业的数据共享,与此同时,云技术的性能将提高,只在几毫秒内就能进行反应。
8、超限机器人技术
在微纳米制造领域,机器人技术可以帮助人们把原来看不到、摸不着的,变成了能看到、能摸着的,还可以进行装配和生产。这个微纳米机器人可以把纳米环境中物质之间的作用力直接拓展,对微纳米尺度的物质和材料进行操作。
9、脑电波控制技术
远程临场机器人在未来会成为人们生活中的不可或缺的一部分。用户需要佩戴一顶可以读取脑电波数据的帽子,然后通过想象来训练机器人的手脚做出相应的反应,换句话说就是通过意念来控制机器人的运动。它不仅可以通过软件来在识别各种运动控制命令,还能在行径过程中主动避开障碍物,灵活性很高,也更容易使用。
微型机器人可以代替人类做哪些事
一、能手术能治病能修管道,微型机器人用途广泛
微型机器人的体积极为微小,甚至能达到纳米。但是,它在诸多领域都起到了不可忽视的作用。比如微型机器人,它用纳米颗粒和水凝胶制作而成,极为柔软又具有弹性,并且无需马达的驱动。其中的磁性纳米颗粒能够使微型机器人在制造过程中成形,并且能够让微型机器人在电磁场中游动。
二、微型机器人带来良性影响,潜力值得期待
微型机器人在众多领域起着重要的作用,也带去了许多良性的影响。在医疗方面,微型机器人技术能够对医疗起到推动作用。像是癌症等目前无法治疗的疾病,也许会因为微型机器人的介入而有所进步。比如吞噬癌细胞机器人,其功效已经得到验证。朴锡浩表示,在此款微型机器人进入癌症患者体内24小时之后,大肠癌细胞和乳腺癌细胞分别减少了45%和40%。
三、微型机器人存在安全隐患,可能为恐怖分子所利用
微型机器人在能够探索各种细微之处的同时,也潜藏着一定的安全隐患。来自德国马克斯-普朗克研究所的研究人员最近在针对一种直径不到一毫米的微型机器人进行相关实验。这款机器人能够在人类的体液中随意流动穿梭,并将药物或其他医用缓释剂准确地送至特定部位。
这种微型机器人尺寸极小,即使把它放入喝水的杯子中也不会有人察觉。因此,这种微型设备会增加全面监控的可能性。体液内有一个小机器人来回游走,深入到淋巴系统、血液和眼球等地方,那么一切的隐私都能够公之于众了。
四、微型机器人可以携带摄像机和微型光纤,进人人类无法到达的地方去察环境,存储或传输图像。当地下电缆断了以后,让数万个微型机器人沿着电缆爬行,爬到断头时,便让“双手”搭在前端断头上,于是微型机器人便成为连接导线,永久留在电缆上。
五、微型机器人可以清洁、修理空间望远镜,检查宇宙飞船热屏蔽罩,给飞机机罩除冰。如果将大量的飞行微型机器人部署在其他星球上,机器人则可以发回各种所需的信息。
什么是微型机器人?
微机械学应运而生
——20世纪末微型机器人的诞生科学家预言,20世纪最伟大的科学领域是微世界,比针尖还小的微型机械开创了崭新的科学领域。微型机器人,已成为人类骄子。
多大的机器人算微型机器人?在20世纪80年代,日本东京大学教授林辉的定义是:1毫米至10毫米为小型机械,10微米至1毫米为微型机械,10纳米至10微米为超微型机械,统称为微型机械。微型机器人的体积,可以做到微米级甚至亚微米级,重量轻至纳克,加工精度达微米、纳米级。
日本一家公司,已经用微型零件安装了一辆能开动的微型汽车,它的大小相当于一颗米粒,静电马达的直径只有1-2个微米。这家公司,还制造了一种能开动的微型车床,大小只有普通车床的万分之一;公司制造的人工智能尺蠖,直径只有5.5毫米。据称,不久的将来,这种人工智能尺蠖,将有可能在核电站的弯弯曲曲的管道中爬行,去寻找管道的裂缝。
德国微型技术研究所的物理学家沃尔夫冈·埃菲尔德,已研制出一架双引擎直升机,重量不到0.5克,能向空中升起130毫米。它的高性能微型马达,功率为1瓦,每分钟转速可达10万转,个头却只有削尖的铅笔尖那么大。这种尺寸只有黄蜂大小的直升机,虽然离实用还有很大距离,但是它令人信服地表明,极其微小的微型马达,最终将能用来驱动电子显示器、手表、微型计算机、激光扫描器和微型外科手术器械等。
要做成微型机器人,原先的工业技术已完全不适用。构成微型机械必须有非常小的零件,制造那样的零件,要求材料、加工方法和组装,都必须开发全新的技术。美国得克萨斯仪器公司利用制造硅片的蚀刻工艺,来制造尺寸极小的微电子机械系统——MEMS。MEMS技术是集成电路微细加工技术,它将驱动器、传动装置、传感器、控制器、电源集成于几立方毫米的多晶硅片上,因而能获得机电一体化的微型机械。一些MEMS的雏形已在美国、日本、德国获得广泛应用。例如,一种直径只有头发丝粗细的自动检测传感器,已经安装在数百万辆小汽车里,当它感到冲击来临时,就会让空气包自动张开,保护司机和乘客。
科学家发现,微型机械的可靠性和结实程度非常惊人。美国的贝尔实验室将一辆微型机械震动了20亿次,根本没有损坏它一丝一毫,因为它实在太轻,就像把纸屑往地上摔一样不会受损。
微型机器神奇的前景,引起了科学家的高度重视和浓厚兴趣,于是一门新兴学科——微机械学也就应运而生。
1991年10月,日本投资1.7亿美元研制出一种微型潜艇状胶囊,内装袖珍机器人。胶囊的直径仅8.5毫米,像艘小潜艇,若被吞进胃中,它能观察和分析胃部情况,医务人员便可通过遥控指挥,操纵胶囊内的电脑程序进行工作,遇到病灶还可以进行治疗,完成治疗任务后,便随粪便排出,对人体丝毫无损。
日本生产的另外一种微型导管,直径仅5毫米,尾部有摄影机和激光机,管内装有机器人。管子可以从皮肤插进血管,也可以插入胆囊或胰脏。机器人进入人体后,可以通过它的摄影机,把人体内的状况清晰地显示在电视屏幕上,供医生作出正确诊断;体内的机器人也可以直接用于治疗。
日本东京大学工学部的肥健纯教授等人,研究出可以进入人脑进行手术的机器人。实际上这是一支小小的针,针上装有小型激光手术刀和能吸收组织的装置。手术时,通过观看X线和CT成像的合成立体头部图像,确定手术的部位以及进针的角度和深度,针进到合适位置,就在计算机的控制下开始手术。这台设备1994年已开始临床应用。
为了确保手术安全,美国眼外科医生查尔斯与一实验室合作,于1996年研制出一个防止手术时手颤抖的机械系统,设计出代替人手动作的机器人。当医生移动操纵杆1厘米时,机械手术刀则只移动1毫米,使得手术动作细微精确,还可避免意外事故的发生。查尔斯当时预计,这种手术刀在两年内可望投放市场。
美国明尼苏达大学的波拉研制的一个装置,能在血管中行走,能在人体血液中输液,还可以连续地在血液中监视糖尿病人的葡萄糖浓度,并将胰岛素输送给患者。
在匹兹堡的卡内塞基梅隆大学,有人发明了一个微叶轮,它可应用于动脉粥样硬化患者体内。它的叶轮刀片比头发丝还细,被放置在人体血液中时,血液一流动,叶轮就旋转。
能进入人体的各种袖珍机器人,已经微小到匪夷所思的程度;它们在医学上所起的作用,是半个世纪以前的人所无法想象的。