Views
4 months ago

Technomarket industrie nr. 65

mecatronică Studiu

mecatronică Studiu privind „Clatronica“ – ca materie programabilă pentru o ramură nouă a tehnologiei de viitor continuare din numărul anterior autor: Prof Univ. Dr. Ing. Gh. Ion Gheorghe Director General, Institutul Naţional de Cercetare‐Dezvoltare pentru Mecatronică și Tehnica Măsurării – București Prof. univ. asociat la UPB, UVT și UTM; Membru corespondent al ASTR Aplicaţiile Clatronicii: • mașina fax 3D, inclusiv funcţionarea acesteia O mașină fax 3D exploatează comunicarea și calculul inter‐module, fără a necesita auto‐reconfigurare. Ca urmare, această aplicaţie poate fi posibilă mai devreme decât aplicaţiile care depind de module fiind capabile să se miște singure. În această nouă abordare a mașinii fax 3D, un număr mare de module robotice sub‐milimetrice formează „clay” („lut”) inteligent, care poate fi remodelată prin aplicarea externă a forţelor mecanice. Acest „lut” poate acţiona ca un dispozitiv de intrare nou, folosind tehnici de localizare inter‐modul pentru a dobândi forma unui obiect 3D prin turnare (fig. 7). Fig. 8 Fig. 7 • Proprietăţile cheie ale materialului inteligent: – Proprietăţi fizice: Acest material este compus din mici particule sub‐milimetrice care se lipesc împreună, de exemplu, sfere acoperite cu o fibra auto‐curăţare adezivă Nano. Combinaţia componentelor discrete și aderenţa ar permite maleabilitatea necesară pentru această aplicaţie. Într‐o implementare alternativă, sferele ar putea fi acoperite cu plăci subţiri izolate, permiţând sferelor să adere la fiecare sub controlul software‐ului prin crearea unui câmp electric corespunzător pe fiecare placă. – Proprietăţi electronice: Fiecare dintre aceste particule este de fapt o sferă de siliciu microfabricată, cu suprafaţa sa acoperită cu circuite electronice. O sferă de 300 microni are o suprafaţă de 1.13mm. Microprocesoarele încorporate curente pot fi fabricate numai în 0.26mm folosind tehnologia de proces matur. Cu un design specializat și îmbunătăţiri modeste ale procesului, este posibil ca un întreg sistem să poată fi integrat pe o astfel de sferă, inclusiv microprocesor, memorie, comunicaţii, distribuţie a energiei și circuite de senzori. Cu toate că alte tehnologii au fost propuse pentru implementarea faxului 3D, abordarea micro‐robotului modular are anumite avantaje distincte, în special dimensiune și viteză. Spre deosebire de abordările mașinii fax 3D folosind dispozitive seriale (raster) de intrare și de ieșire, cum ar fi un scaner cu laser și o imprimantă 3D, materia programabilă ar dobândi formă de intrare 3D și ar genera formă de ieșire 3D în paralel. Astfel, în loc de a dura ore până la zile, procesul ar putea dura câteva secunde până la minute. Scanere cu laser și imprimante 3D rămân, de asemenea, de multe ori mult mai voluminoase decât obiectul scanat/ reprodus cu toţi anii de dezvoltare comercială. Rezultate similare ar putea fi realizate cu un volum mult mai mic de materie programabilă (fig. 8). • Prezentarea funcţionării mașinii fax 3D Procesul de reproducere la distanţă a unui facsimil al unui obiect necesită trei faze: achiziţie, transmitere și reproducere. În prima fază, sistemul detectează obiectul și creează o reprezentare digitală a structurii vizibile, exterioare. Informaţia formei este apoi transmisă către site‐ul de la distanţă. În cele din urmă, folosind datele transmise, un facsimil al obiectului este construit pe site‐ul de la distanţă. În nomenclatura sistemului clatronic, un volum conectat de materie programabilă este denumit un ansamblu, un cuvânt pe care îl folosim în mod interschimbabil aici, cu masă. Unităţi individuale sunt denumite catomi, iar în acest studiu vom folosi, de asemenea, modul și particule ca să însemne același lucru ca și catom. În procesul funcţionării acestei mașini fax 3D, se prezintă pe etape și subetape această funcţionare: – achiziţia formei: O varietate de abordări ușoare structurate, cele mai multe bazate pe lasere de scanare, sunt capabile să producă reprezentări digitale cu rezoluţie medie până la înaltă ale structurii externe 3D a unui obiect. Sistemele stereo multicameră pot captura, de asemenea, informaţii de formă densă, deși cu o varietate de limitări impuse de suprafeţe non‐Lambertiene și de natură nerezolvată a problemei corespondenţei. – diferenţe cheie: • Detectare contact vs. non‐contact; Materia programabilă poate citi forma unui obiect prin contact direct cu suprafaţa sa. Lumina structurată (cu laser) și abordări stereo lucrează la o anumită distanţă și, prin urmare, impun constrângeri asupra curburii obiectului și auto‐ecranării. • Geometrii simplificate; Datorită posibilităţilor geometrice relativ limitate pentru comprimare sferă și absenţei unor bucle neinchise mari sau spaţii fără formă, problema localizării pentru un ansamblu de materie programabilă poate fi semnificativ mai ușoară. • Descifrarea informaţiei paralel vs. serial; Localizarea materiei programabile este o operaţie extrem de paralelizabilă. Rezoluţia este o funcţie de mărimea catomului mai degrabă decât rata de scanare sau frecvenţa spaţială a scanării. Un ansamblu clatronic realizează auto‐localizare printr‐un proces de comunicare multifază peer‐to‐peer (de la unul la altul) între catomii individuali din ansamblu. Suprafaţa fiecărui catom este acoperită cu zone de contact (electric) care permit comunicarea între vecini. Faţa suprafeţei special utilizată pentru a comunica cu un anumit vecin identifică geometria relativă a acestui vecin la o toleranţă cunoscută pentru comunicare de succes. Gradul ridicat de interconexiunii oferite într‐o retea comprimată sau aproape complet comprimată permite o convergenţă rapidă pentru tehnici robuste de estimare a locaţiei. 52 technomarket – decembrie 2017 ‐ ianuarie 2018

mecatronică Spre deosebire de eșantionare digitală în sistemele PCM unde frecvenţa Nyquist oferă o limită ascuţită pe precizie de eșantionare, catomii pot comprima spaţii până la lăţimea unui singur catom. – transmisie la distanţă (teletransmisie); După ce structura 3D a fost determinată prin achizitie digitală a formei, multe tehnici bine cunoscute pot fi folosite pentru a o stoca, manipula și transmite. Un pod radio sau optic va fi probabil utilizat pentru a extrage informaţia formei din ansamblu și a o transfera întrun dispozitiv de calcul. – reconstrucţia formei; În etapa finală a unui sistem fax 3D, datele transmise sunt utilizate pentru a reconstrui structura obiectului pe locul de la distanţă. O metodă de conversie a descrierii digitale la o replică fizică este de a utiliza o imprimantă 3D bazată pe tehnici de prototipare rapidă, cum ar fi modelarea depunerii fuzionate sau stereolitografie. Un astfel de dispozitiv poate crea un obiect fizic dintr‐o reprezentare digitală prin construirea structurii strat pe strat sau linie cu linie. Cu materia programabilă, reconstrucţia formei poate fi pusă în aplicare în cel puţin două moduri diferite: în primul rând, cu un ansamblu clatronic complet funcţional, adică, unul capabil de auto‐reconfigurare, ne‐am putea imagina ansamblul remodelându‐se singur la comandă pentru a se conforma cu forma dorită. Pentru că mulţi catomi se pot deplasa simultan acest proces ar fi în mod substanţial mai rapid decât un raster sau proces de depunere plan. În al doilea rând, cu catomi incapabili de auto‐reconfigurare, dar echipaţi cu încuietori inter‐catom simple, care pot lega selectiv un modul la altul, o formă poate fi formată prin ceea ce noi numim turnare în forme de nisip digitale. În primul rând, un volum corespunzător de catomi este utilizat pentru a umple o structură închisă, cum ar fi o cupă. Puterea este furnizată ansamblului și forma dorită este transmisă acestuia. Catomii din ansamblu efectuează auto‐localizare pentru a identifica structura de coordonate în care ei stau. Apoi, fiecare catom evaluează dacă este sau nu este o parte a formei ţintă. Acei catomi care sunt parte a formei tinţă se leagă ei înșiși împreună, în timp ce alţi catomi pur și simplu se deconectează ei înșiși. Utilizatorul revarsă sau trage de partea sa catomii nelegaţi pentru a dezvălui forma reconstruită (fig. 9). În figura 11 (a, b) se face o „redare PostScript distribuit pe display imprimabil la scală de centimetru“. Fig. 11 În figura 12 se prezintă realizarea clatronică a unui „motor de inducţie electrostatică imprimat cu jet de cerneală”. Fig. 12 În figura 13, se prezintă „fabricarea digitală a literei „T“, prin plierea unei secvenţe de plăci magnetice care codifica pentru structură“. Fig. 13 Fig. 9 În conformitate cu fig.9, robotul cristalin al lui Vona și Rus (stânga) are module de tip unitate compresibila (dreapta), care pot schimba mărimea cu un factor de doi și dispozitiv de blocare pentru reconfigurare și mobilitate. În figura 10, se prezintă „prototipul display imprimabil la scala de centimetru”. Fig. 10 decembrie 2017 ‐ ianuarie 2018 – technomarket 53

Descarcă în format PDF - Camera de Comert si Industrie a Romaniei
Destine Literare nr. 23 - septembrie - decembrie 2012 - Scriitorii ...
Lohanul nr. 20, decembrie 2011 - New Page 1
RevistaScoliiGimnaziale193-Nr2 - Scoala Gimnaziala Nr 193
Patru hoteluri și un castel de iarnă - Diana-Florina Cosmin
Descarca nr. 1340 - Ziarul Mara