Die Kooperation von Mikrorobotern in der Nanowelt
Das entwickelte Bediensystem für mehrere Mikroroboter umfasst eine Gruppe mobiler Roboter, die nur wenige Zentimeter groß sind und die Bordelektronik tragen können. Um schwierige Aufgaben zu erfüllen, kommunizieren diese Miniaturroboter in einer gemeinschaftlichen Umgebung. Die zwei Hauptanwendungen, für die das System ursprünglich entwickelt wurde, sind die Montage von Mikropartikeln und die Bearbeitung biologischer Zellen. Als eine der wichtigsten Anforderungen galt die Nanopräzision. Dafür wurden neuartige Instrumente entworfen und in die Roboterplattform integriert. Diese enthalten spezielle Kameras mit komplementären Metall-Oxid-Halbleitern (CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor) für live übertragene Bilder mit hoher Vergrößerung, die hervorragende Einblicke aus Sicht der Maschine erlauben. Außerdem wurden auch komplexe Methoden der Rastersondenmikroskopie berücksichtigt, die Zugang zur Nanowelt gewähren. Besondere Aufmerksamkeit galt der Fortbewegungsfähigkeit, da Präzision, Stabilität, minimaler Energieverbrauch und Hochgeschwindigkeit für die Ausführung solch komplizierter Aufgaben überaus wichtig sind. Um diesen Ansprüchen getrennt von den beteiligten Auslösern gerecht zu werden, wurde eine Kurssteuerung für den Bewegungsablauf des Roboters eingesetzt. Auf diese Weise kann die Roboterplattform einem speziellen Bewegungsablauf mit einer bestimmten Geschwindigkeit folgen, um Zellinjektionen und Oberflächenabtastungen durchzuführen oder Adhäsion herzustellen. Die Steuerung beruht auf dem Konzept eines Kontrollgesetzes vom Typ P mit einer Klausel zum Geschwindigkeitsvorwärtsschub, die auf vorgegebene Bewegungsabläufe mit vier Freiheitsgraden zurückgreift. Der Bewegungsablauf wird über Punkte und Geschwindigkeitswerte in den Raumkoordinaten des Roboterarbeitsorgans genau beschrieben. Mittels kinematischer Methoden werden diese Geschwindigkeiten umgewandelt und als Kräfte gebündelt, die die Klausel des Vorwärtsschubs für die Schätzung des skalierten Positionsfehlerterms liefern. Dieser löst das Überwachungssignal für den Bewegungsablauf aus. Die Nationale Technische Universität Athen befasst sich im Auftrag von mehreren Verkehrsunternehmen jedoch nicht nur mit dieser Technik, sondern auch mit der Entwicklung von algorithmischen Methoden für die Navigation und Kollisionsvermeidung. Dazu gehört die Umsetzung verschiedener Mobilitätsszenarien, die Vorausberechnung von Konflikten und die erfolgreiche Kollisionsvermeidung gemeinsam mit Endnutzern, zu denen u. a. Firmen des öffentlichen Personennahverkehrs, Flughäfen sowie biomedizinische Unternehmen zählen.
