Тема: Коллаборативный робот в биопечати.
Исполнитель: Швалов Максим 124об2
Научный руководитель: Карпова Татьяна Викторовна, старший преподаватель
В статье рассмотрено применение коллаборативныз роботов при выполнении биопечати. Конкретно рассмотрена тема планирование траектории рабочего органа такого робота, в чем заключается сложность и как это влияет на технический процесс печати.
Биопечать - это отрасль биотехнологии, которая использует трехмерные принтеры для создания тканей и органов, используя живые клетки и биоматериалы. Несмотря на значительные достижения в этой области, ручное размещение клеток на принтерной платформе все еще является сложным и трудоемким процессом. Здесь на помощь приходят коботы.
Коботы - это роботы-ассистенты, которые используются в производственных и медицинских отраслях. Они оборудованы датчиками и системами промышленной безопасности, что позволяет им работать рядом с человеком, не вызывая опасения. Коботы могут выполнять повторяющиеся задачи, уменьшить число ошибок и снизить вероятность возникновения производственной травмы.
В биопечати, коботы могут быть использованы для размещения живых клеток на принтерной платформе. Они способны работать в небольших пространствах, обрабатывать большое количество информации в режиме реального времени и выполнять задачи с повышенной точностью. Это позволяет ускорить процесс биопечати, сократить время на подготовку печати и улучшить качество полученных тканей и органов.
Планирование траектории движения коллаборативного робота является важной задачей в таких процессах, так как это позволяет роботу оптимизировать свою работу и максимально сократить время выполнения процедуры. Траектория движения робота включает в себя координаты его положения и ориентации, которые нужны для выполнения любой операции.
Планирование траектории движения коллаборативного робота для выполнения биопечати, как правило, включает в себя следующие шаги:
1. Определение точек назначения: перед тем, как начать печатать биологические материалы с помощью робота, нужно определить точки назначения, где необходимо напечатать конкретные элементы биологической конструкции. Это позволяет определить траекторию движения робота и адаптировать ее к конкретной задаче.
2. Создание модели: затем следует создать модель общей конструкции биологического материала, которую необходимо напечатать. Это позволяет определить места точек назначения и связать их в единую систему координат.
3. Определение препятствий: перед тем, как создавать траекторию движения робота, необходимо определить препятствия на его пути. Это могут быть, например, физические объекты, такие как стены или мебель, или объекты, которые робот должен обойти или пересечь в рамках задачи.
4. Определение алгоритма движения: затем нужно определить алгоритм движения робота и его траектории. Это может включать в себя управление его движениями и поворотами, а также скорость и траекторию движения в пространстве.
5. Проверка и коррекция: после создания траектории движения необходимо проверить ее на наличие ошибок и возможных коллизий с объектами в окружающей среде. Если найдены ошибки, нужно откорректировать траекторию движения робота, чтобы удовлетворить требованиям задачи.
6. Начало печати: когда траектория движения робота полностью подготовлена, можно начать печатать биологический материал в соответствии с заданными точками назначения и движениями.
Основными этапами в планировании траектории являются:
• Анализ задачи и программирование робота. Робот должен быть программирован на выполнение определенной операции. Для этого необходимо знать параметры объекта и его конструкции, а также характеристики оборудования.
• Определение пути движения. Для этого используется математическое описание траектории, которая учитывает изменение положения и скорости робота. Это позволяет оптимизировать движение и сократить время процедуры.
• Расчет координаты для движения. После того, как траектория определена, необходимо рассчитать координаты для движения. Это позволяет роботу точно следовать за траекторией и избежать ошибок.
• Выполнение операции. Робот выполняет задачу в соответствии со своей программой, двигаясь по заданной траектории.
Важно отметить, что каждая задача по планированию траектории движения коллаборативного робота для выполнения биопечати может быть уникальной и требовать индивидуального подхода к ее решению.
В процессе планирования траектории необходимо также учитывать возможные препятствия и опасности в окружающей среде. Для того, чтобы избежать столкновений с другими объектами или людьми, робот должен быть оснащен специальными датчиками, которые помогают ему видеть и обнаруживать препятствия. Однако, использование коботов в биопечати также имеет свои вызовы. Во-первых, необходима хорошая интеграция между принтерной системой и коботом, чтобы обеспечить гарантированную точность и координацию движений. Во-вторых, коботы должны быть способны адаптироваться к изменчивости живых клеток и подстраивать свою работу под новые условия.
Таким образом, применение коботов в биопечати может значительно улучшить процесс создания тканей и органов, ускорить и упростить работу научных и медицинских исследователей, но также требует серьезных усилий по интеграции и управлению.
