Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Martin Linder Krönikor | 12 september 2006

Framtidens teknologi - mikrorobotar i massproduktion

Martin Linder pÄ Note berÀttar om Notes utvecklingsprojekt av mikrorobotar i massproduktion.
Martin Linder tog civilingenjörsexamen frÄn KTH 1996 med inriktning mot materialfysik. DÀrefter tog han teknologie doktorsexamen, ocksÄ den frÄn KTH, inom mikroelektronik/radioelektronik. Efter drygt tvÄ Är som lektor inom kretselektronik pÄ MÀlardalens högskola i VÀsterÄs blev han anstÀlld inom NOTE och arbetar nu som International Business Manager pÄ huvudkontoret i NorrtÀlje.

Inom ramen för EUs sjÀtte ramprogram utvecklar NOTE, tillsammans med Uppsala Universitet, sin produktionsteknologi sÄ att den skall möjliggöra serietillverkning av robotar pÄ mikroskalan. Projektet kallas I-Swarm och Àr ett Europeiskt samarbete med deltagare frÄn 8 olika lÀnder, i huvudsak inom högskole- och universitetsvÀrlden. I-Swarm Àr en förkortning för Intelligent Small World Autonomous Robots for Micro-manipulation. Professor Stefan Johansson, Institutionen för Materialvetenskap vid Uppsala Universitet har huvudansvaret för hÄrdvarukonstruktionen i projektet.

Precis som projektnamnet antyder Ă€r mĂ„lsĂ€ttningen att tillverka en hel svĂ€rm av vĂ€ldigt smĂ„ robotar, ca 2×2 mm. Detta innebĂ€r nya möjligheter att bl.a. studera gruppbeteende, kollektiv perception och kollektiva beslut. De tĂ€nkbara applikationerna Ă€r otaliga och man finner dem inom i princip alla industrisegment, frĂ„n medicinskteknik till rymdteknologi. Under projektets gĂ„ng förvĂ€ntas ytterligare applikationsomrĂ„den att dyka upp.

Tidigare har grupper av smÄ robotar tagits fram av flera olika forskargrupper i vÀrlden. Seriestorlekar i tiotal har rapporterats. Utfallet av dessa försök har varit positivt och det finns mÄnga lÀrdomar att ta till vara pÄ. Det som ofta har varit begrÀnsande har varit tillverkningskostnaden och reproducerbarheten. Det unika med projektet I-Swarm Àr att det redan frÄn start fokuserar pÄ en minsta batchstorlek pÄ 1000 robotar. Detta innebÀr att produktionsexpertis mÄste in tidigt i projektet och att produktionen till stora delar kommer att styra konstruktionen av hÄrdvaran i robotarna.

Robotarna
Robotarna kommer att utgöras av dels mekanik och dels elektronik monterade pÄ ett flexikort. Mekaniken utgörs av piezoelektrisk plast som med kontrollerade pÄlagda spÀnningar genererar rörelse. Drivtekniken baseras pÄ lösningar i större skala dÀr funktionen har visat sig fungera vÀl. Roboten skall inte bara kunna förflytta sig utan skall dessutom vara utrustad med ett eller flera verktyg. Dessa kommer att kunna skrÀddarsys beroende pÄ applikation. TÀnkbara verktyg Àr elektrostatisk nÄl, pipetter etc. Vad gÀller elektroniken skall den innehÄlla en viss processorkraft, kommunikationsmöjligheter, kraftförsörjning, styrning av den mekaniska rörelsen och hantering av information frÄn sensorerna. Kravspecifikationen pÄ elektroniken Àr vÀldigt omfattande, sÀrskilt med avseende pÄ energiförbrukning. Detta grundar sig i att det Àr en vÀldigt begrÀnsad mÀngd energi som roboten kan bÀra med sig.


Strukturell uppbyggnad av mikrorobotarna. Bild av Urban Simu, Uppsala Universitet.

Produktion
Storleken och funktionaliteten pÄ robotarna i I-Swarm stÀller relativt extrema krav pÄ mÄnga parametrar i produktionsprocessen. I första hand Àr det den önskade placeringsnoggrannhet som blir en utmaning. I inledningen av projektet talas det om en standardavvikelse pÄ ca 10-20 mikrometer i samtliga riktningar för monteringsprocessen. NOTE har sedan en tid tillbaka ett projekt tillsammans med en leverantör av ytmonteringsutrustning för att öka placeringsnoggrannheten och möjliggöra optisk avsyning av dessa minimala toleranser. Mycket gÄr ocksÄ att förbÀttra redan vid CAD arbetet, genom att utforma nya "footprints" kan man utnyttja sjÀlvlinjeringsprincipen bÀttre Àn vid lödning av standardkomponenter. Detta innebÀr i sin tur att toleranserna blir vÀldigt snÀva för mönterkortsleverantören. Att hitta en flexkortstillverkare som klarar av att möte dessa krav Àr en stor utmaning och det krÀvs ett ingÄende kvalificeringsarbete.

För att kunna serieproducera mikrorobotarna mÄste produktionsprocessen automatiseras i sÄ stor grad som möjligt. Detta gÀller inte minst funktionstest och programmering av robotarna. Det Àr önskvÀrt att acceptanstesten kan utföras till fullo innan panelen delas. Det mest effektiva Àr att hitta metoder att kontrollera funktionaliteten i en ICT (In-Circuit Test). Utmaningen hÀr Àr att hitta mÀtbara parametrar och grÀnsvÀrden som tydligt avspeglar mekanisk prestanda hos den piezoelektriska plasten. Förhoppningsvis kan Àven programmeringen av robotarna ske i detta steg.


Ytmonteringsprocessen behöver klara en placeringsnoggrannhet pÄ ca 10 mikrometer.

De applikationsomrÄden som i framtiden kan komma att bli aktuella för svÀrmar av mikrorobotar Àr mÄnga. Man kan tÀnka sig svÀrmar av mikrorobotar i olika tillverkningsindustrier t.ex. elektronikproduktion. Det finns ocksÄ idéer för applikationer inom medicinskteknik och det Àr bara fantasin som sÀtter begrÀnsningarna för ytterligare applikationer av teknologin.


Robotarna skapar sig en kollektiv uppfattning om sin nÀrmiljö Bild av IPR, Universitetet i Karlsruhe, Tyskland.

PÄ NOTE drivs I-Swarm inom Center of Excellence (CoE), ett team som fokuserar pÄ processteknologi. Inom CoE bedrivs forskning tillsammans med ett stort antal högskolor och institut. NOTE satsar pÄ I-Swarm av flera anledningar, dels för att det finns en stor potentiell marknad för dessa typer av produkter, och dels för att det Àr processtekniskt utmanande vilket utvecklar vÄr produktionsteknologi i Àn högre grad. De processtekniska framstegen Àr nÄgot som NOTEs övriga kunder ocksÄ kommer att dra nytta av.

Martin Linder - NOTE AB
Annons
Annons
Annons
Annons
Visa fler nyheter
2019-01-17 14:20 V11.11.0-2