Proyecto H2020 SOMIRO: Milli-robots blandos
- Tipo Proxecto
- Estado Firmado
- Execución 2021 -2024
- Orzamento asignado 2.992.200,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto Proyecto SOMIRO
Descrición
El primer millirobot nadador con autonomía energética del mundo puede ser diminuto (menos de 1 cm de largo), pero se espera que tenga un gran impacto en el campo de la robótica y la agricultura de precisión. En primer lugar, se alimentará únicamente con luz ambiental. Además, el millirobot (que parece un gusano plano en el océano) puede programarse para monitorizar continuamente tanto interiores como exteriores. Desarrollado por el proyecto SOMIRO, financiado con fondos europeos, el millirobot será probado y optimizado. Coordinado por la División de Tecnología de Microsistemas de la Universidad de Uppsala, el proyecto ha movilizado a nueve socios, del ámbito académico y la industria, de seis países europeos. Los socios industriales utilizarán tecnologías de ensamblaje de vanguardia que permiten escalar volúmenes de producción.
Descrición das actividades
Durante los primeros 18 meses, el trabajo en la arquitectura general y el diseño del robot se ha combinado con estudios sobre las ocho tecnologías fundamentales clave para lograr el objetivo de SOMIRO, así como estudios fundamentales sobre locomoción. En el diseño e implementación, se ha centrado en el robot nadador G1, de mayor escala. Debido a la escasez mundial de componentes semiconductores, el robot requería componentes más grandes y un microcontrolador con memoria volátil. El robot fue diseñado para funcionar con un ciclo de trabajo de hasta 0,2 veces la intensidad solar. Todos los componentes ya se han entregado y su fabricación está prevista para agosto de 2022.
En el desarrollo de los componentes críticos para G1, se implementó un proceso de producción en lotes de alto rendimiento para la unidad de propulsión y se demostró la natación con un componente conectado. En cuanto a la captación de energía, un pequeño panel solar de cuatro celdas mostró una alta capacidad de 4,5 V y 12 mW a 0,25 veces la intensidad solar. Se estudiaron los sitios de demostración in situ y se decidió que la demostración se realizaría en las instalaciones de The Circle, empresa de acuaponía. Al estudiar las condiciones ambientales, los puntos más adecuados en las cuencas presentaban una intensidad solar que nunca superaba los 0,5 soles y, con mayor frecuencia, los 0,2 soles.
Paralelamente, se continuó desarrollando el mili-robot G2, totalmente miniaturizado y autónomo. Los sensores de película delgada que operan a temperatura ambiente satisfacen los requisitos del usuario final con el presupuesto de energía establecido. En cuanto a la comunicación, se desarrollaron tanto el enlace ascendente como el descendente. En particular, se desarrolló una novedosa técnica de comunicación con células solares de alta eficiencia. Basándose en el diseño de la placa de circuito impreso (PCB) G1, se fabricó y probó una placa de circuito impreso (PCB) G2 rígido-flexible con un primer conjunto de componentes.
Descrición contextual
La agricultura de precisión para el cultivo de arroz y métodos inteligentes como la acuaponía son vitales para garantizar un suministro seguro de alimentos frescos en Europa, reduciendo al mismo tiempo nuestra huella ambiental. En línea con la iniciativa "Digitalización de la Industria Europea" en su descripción de agricultura inteligente, el proyecto SOMIRO desarrollará un robot nadador a escala milimétrica inspirado en el gusano plano, con autonomía energética de un mes, inteligencia local y capacidad para generar datos continuamente y comunicarse ópticamente para reducir el impacto ambiental de la agricultura en términos de huella de carbono, sobrefertilización, uso de pesticidas y sobrealimentación. Los robots nadadores cubrirían un área mucho mayor que los sistemas estacionarios y podrían desplegarse rápidamente y redistribuirse donde más se necesite. Podrían servir como una solución de monitoreo independiente para la agricultura de interior o complementar la teledetección con drones en escenarios al aire libre.
Hasta la fecha, no se ha demostrado ningún milirrobot con autonomía energética (sin ataduras y con inteligencia local) capaz de operar durante horas de forma continua. La principal razón es la limitación de energía: la locomoción requiere mucha energía y los robots pequeños tienen un almacenamiento y una recolección de energía muy limitados. Nuestro mili-robot medirá menos de 1 cm de largo y demostrará cómo los sistemas blandos y elásticos, con una natación ondulante similar a la de los gusanos planos, requieren mucha menos energía para su locomoción que otros sistemas de tamaño comparable. Para su alimentación, no dependerá de ninguna infraestructura específica, sino únicamente de la luz ambiental.
El diseño de SOMIRO se centra en su transferencia a la industria: los socios industriales utilizarán tecnologías de ensamblaje de vanguardia que permiten escalar volúmenes de producción sin modificar el proceso. Los materiales a granel son elastómeros y polímeros de bajo coste, y los circuitos electrónicos se basarán en componentes comerciales. A lo largo del proyecto, todos los escenarios de aplicación y planes de explotación se desarrollarán en estrecha colaboración entre las empresas socias de SOMIRO, los usuarios finales y las partes interesadas industriales externas.
Obxectivos
SOMIROLa agricultura de precisión para el cultivo de arroz y los métodos inteligentes como la acuaponía son vitales para garantizar un suministro seguro de alimentos frescos para Europa y al mismo tiempo reducir nuestra huella ambiental. En línea con la iniciativa Digitalizar la industria europea bajo su descripción de agricultura inteligente, el proyecto SOMIRO desarrollará un robot nadador de escala mm inspirado en un gusano plano con autonomía energética de un mes, inteligencia local y capacidad de generar datos continuamente y comunicarse ópticamente para reducir el impacto ambiental de la agricultura en términos de huella de carbono, sobrefertilización, uso de pesticidas y sobrealimentación. Los robots nadadores cubrirían un área mucho mayor que los sistemas estacionarios y podrían desplegarse rápidamente y redistribuirse donde más se necesitara. Pueden servir como una solución de monitoreo independiente para cultivos en interiores o complementar la detección remota basada en drones en escenarios al aire libre. Hasta hoy, no se ha demostrado ningún mili-robot energéticamente autónomo (sin ataduras y con inteligencia local) capaz de funcionar durante horas de forma continua. La razón principal de esto es la limitación de energía: la locomoción requiere mucha energía y los robots pequeños tienen un almacenamiento y recolección de energía muy limitados. Nuestro mili-robot medirá menos de 1 cm de largo y mostrará cómo los sistemas blandos y elásticos, con nado ondulante como gusanos planos, requieren mucha menos energía para la locomoción que otros sistemas de tamaño comparable. Para la energía, no dependerá de ninguna infraestructura dedicada, sino solo de la luz ambiental. El diseño de SOMIRO se centra en su transferencia industrial: los socios industriales utilizarán tecnologías de ensamblaje de vanguardia que pueden aumentar hasta volúmenes de producción sin cambios en el proceso. Los materiales a granel son elastómeros y polímeros de bajo coste y los circuitos electrónicos se basarán en componentes comerciales. A lo largo del proyecto, todos los escenarios de aplicación y planes de explotación se desarrollarán en estrecha colaboración entre las empresas y usuarios finales socios de SOMIRO y las partes interesadas industriales externas.
Resultados
Se han logrado avances más allá del estado del arte en lo siguiente:
Nueva tecnología de comunicación para celdas solares.
Nuevo módulo solar de 4 celdas de alto rendimiento
Nuevo sensor químico de consumo ultrabajo
Nueva unidad de aleta actuadora de natación miniaturizada
Los resultados esperados son que proporcionaremos una locomoción energéticamente eficiente y la inteligencia física de un mili-robot blando nadador, alcanzando una autonomía energética de un mes. El robot tendrá detección de consumo ultrabajo, computación local y comunicación inalámbrica confiable en la restricción de tamaño del mili-robot. El mili-robot mostrará una mejora en el rendimiento del cambio de paso sobre el estado actual del arte. Además, se demostrará la fabricación automatizada, por ensamblaje y empaque, de mili-robots blandos integrados.
Coordinadores
- UPPSALA UNIVERSITET (UU)
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