Mikrorobotik
Tekniken blir mindre och mindre. Spionhelikoptrar mindre än din nagel är snart verklighet. Samtidigt stöter man på allvarliga problem när saker blir för små.
Transkription77 repliker · 5:54
Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.
Klicka på en replik för att höra den.
Datortekniken växer ju mindre och mindre idag och samma sak gäller robottekniken.
Anders här ska berätta lite mer om det.
Ja, det är ju så att traditionellt har robotik varit i högsta grad makroskopisk.
Det vill säga robotarna har varit stora konstruktioner, åtminstone någon meter storlek.
Men idag ser man hur man börjar krympa robotarna.
Man bygger robotar som får plats i en ficka, eller bara i någon centimeter stora,
eller rent av någon millimeter stora, och man verkar arbeta sig mot mindre och mindre konstruktioner.
Varför vill man bygga såna här små robotar egentligen?
Ja, framförallt är det ju det att de kan göra saker som stora robotar inte kan.
De kan komma in i skrymslen av rår som skulle vara omöjliga för en stor konstruktion att tas in.
Dessutom så blir de billigare.
Man kan kosta på sig att skapa fler små robotar, sedan de väl är designade, än att ha många stora.
Och det här har ju många intressanta tillämpningar.
Vad finns det för exempel på direkta tillämpningar av den här tekniken?
Ja, en av dem som man ofta tar upp är ju till exempel då när ett hus har rasat ihop efter en jordbävning,
att kunna sända in små robotar och göra spaning.
Och spana då, ta sig igenom sprickor och genom bråten för att hitta överlevande.
Det här kan man också naturligtvis tänka sig militära tillämpningar av.
Till exempel istället för att ha stora spaningsflygplan, skicka in små myggrobotar för att spionera eller övervaka.
Men kan inte det här resultera i en del problem?
Jag menar, det finns väl begränsningar för de här små robotarna?
Oh ja. Problemet med att bygga robotar hänger väldigt mycket i att få just en maskin att kunna fungera oberoende.
Och redan att klaras i den vanliga världen är svårt nog med alla de stötar och hinder man kan råka på.
Men dessutom har att driva robotarna blir ganska komplicerat.
Vad använder man för drivmedel egentligen? Jag misstänker att olja inte precis är det normala.
Nej, normalt är det elektricitet.
Och det här är ett intressant problem eftersom en elmotor som man normalt använder inte kan göras speciellt mycket mindre än någon millimeter.
För många rörliga delar och magnetfälten och sånt blir för små för att gripa tag i varandra ordentligt.
Det är svårt att göra bra spolar där.
Okej, vad ersätter man elmotorerna med då? Lägger man bara på ren el och driver fram dem på det viset då eller?
Nästan. Man kan utnyttja piezoelektricitet. Vissa material ändrar längd när man sänder en ström genom dem.
Och det här kan användas för att driva robotarna.
Problemet är att längdändringen är ganska liten, bara någon procent av materials längd.
Så om vi har en en millimeters ben och använder en piezoelektrisk material där så blir effekten att den ändrar tyvärr bara en procent av sin längd.
Vilket är väldigt kortsträcka.
Okej. Om man nu har de här pyttesmå robotarna som kan röra sig. Hur lång tid kan de egentligen jobba då?
Ja, det beror ju då på hur bra batterierna är. Och batteritekniken har ju tack vare mobiltelefonerna gått fram väldigt mycket.
Men idag så använder man till exempel klockbatterier då på centimeterstora robotar.
Och de kan väl klara sig förmodligen ett par minuter till någon timme.
Större robotar använder vanliga batterier och kan fungera ganska bra.
Men man experimenterar också med att sända energi till robotarna via till exempel mikrovågor eller elektriska fält.
Hur ska vi kontrollera en sån här liten robot?
Ja, eftersom elektroniken har blivit mindre så går det ju naturligtvis att sätta en dator på roboten som är ganska litet.
Ordinärt mikrochip är ju trots att bara mindre än en centimeter stort.
Men vill man ha en myggstor robot då måste man använda ett väldigt litet och enkelt chip.
Och då kommer det att krävas en annan typ av programvara.
Man får inte plats med stora komplexa program som förutsäger världen.
Okej. Men går det inte att göra så att man kommunicerar direkt med de här pytterrobotarna?
Det kan man naturligtvis göra.
Men att direkt fjärrstyra dem kräver ganska mycket energi från robotens sida att sända tillbaks radiovågor.
Så att man vill egentligen göra ganska enkla kontrollmekanismer.
En metod är vad man kallar för en subsumption-arkitektur.
Det vill säga att roboten bygger på reflexer och beteenden, ungefär som en insekt.
Så den har ett beteende att gå.
Ett annat beteende att undvika att korridera med saker.
Och de här pågår hela tiden så att den går framåt tills den märker att nu håller på att korridera med något.
Då svänger den undan.
En tredje beteende kan då innebära att den får order om vart den ska gå ifrån någon som styr den.
Och på det sättet så behöver man inte skicka ut speciellt mycket information.
Det blir lättare att kommunicera.
Var står den här tekniken idag och vad kan vi vänta oss för utvecklingen den närmaste tiden?
Ja idag finns det ju då centimeterstora robotar.
Och man gör en hel del intressanta experiment också med vad man kallar mikroelektromekaniska system, MEMS.
Det innebär att man använder teknik i stort sett som när man ätsar kiselchip.
Men för att göra kugghjul och andra mekaniska konstruktioner som alltså är mindre än en millimeter stora.
I många fall nere på tiondelar eller hundradels millimeter stora.
Och sådana här system har ju redan idag visat att man kan konstruera mikroskopiska ångmaskiner.
Man kan göra en sorts elmotor där man används av statisk elektricitet istället för magnetfält och annat.
Så trenden verkar ganska klar att vi är på väg att få åtminstone en mekanik som är verkligen nere på en hundradels eller tusendels millimeter storlek.
När kommer vi att kunna skicka in mikrobåtar i människor som de gör i Isaac Asimovs roman?
Du menar den fantastiska resan?
Ja.
Ja, det lär nog dröja ett bra tag.
Men trots allt, det är nog inte alldeles för orimligt.
Nanoteknologi och liknande verkar åtminstone på pappret möjliga.
Och den här miniaturiseringstrenden verkar vara så himla stark.
Så jag ska inte vara förvånad att inom 20-30 år så har vi verkligen kirurgiska mikrorobotar.