Мечтающие стать учеными и инженерами школьники и студенты часто используют в своем творчестве готовые конструкторы, чтобы построить и запрограммировать роботов. Но до сих пор трудно было создавать роботов, которые стимулировали бы интерес к таким наукам, как биология, химия и медицина, потому что в связанных с ними экспериментах часто используются жидкости.
Недавно биоинженеры из Стэнфордского университета показали, как стандартный конструктор может быть доработан для создания робототехнических систем, способных перемещать точное количество жидкости между колбами, пробирками и другими сосудами.
Объединив конструктор Lego Mindstorms с дешевым и широко доступным пластиковым шприцем, исследователи создали набор жидкостной обработки для роботов, который по производительности соответствует гораздо более дорогостоящим системам автоматизации в университетах и биотехнологических лабораториях.
«Мы показываем, как с помощью нескольких относительно недорогих деталей, некоторой тренировки и фантазии студенты могут создавать свои собственные роботизированные системы дозирования жидкостей, а затем проводить эксперименты. Так они познают проектирование, кодирование и естественные науки одновременно», - сказал доцент Ридель-Крузе из Стэнфордского института BIO-Х.
Роботы в биологии
Эти роботы предназначены для дозирования жидкости в кюветы и пластиковые контейнеры, которые обычно используются в лабораториях. В зависимости от конкретной конструкции, робот может работать с жидкостями, объем которых намного меньше 1 микролитра — это капля размером с крупинку соли. Ридель-Крузе считает, что эти конструкторы Lego могут быть полезны и для определенных профессиональных или академических задач жидкостной обработки, роботы для которых стоят несколько тысяч долларов.
Основное назначение конструктора – предоставить для студентов возможность изучать основы робототехники и естественных наук на комплексной основе.
Сделай сам
В своем докладе исследователи предлагают пошаговые планы конструирования и ряд фундаментальных экспериментов для студентов. Они также предлагают эксперименты, которые студенты могут проводить, используя обычные бытовые расходные материалы, такие как пищевые красители, дрожжи или сахар. В одном эксперименте цветные жидкости с различными концентрациями соли наслаиваются друг на друга, чтобы демонстрировать плотность жидкости. Еще один эксперимент использует цветочувствительный измеритель, чтобы выбрать кодированные по цвету кюветы.
«У робота элементарные основы кодирования, - сказал Ридель-Крузе. - Простой язык программирования позволяет студентам поместить символы для задания роботу команд: Пуск, Включить двигатель, Повторить цикл. И так далее. Роботы по-разному могут быть запрограммированы. В некоторых экспериментах студенты нажимают на кнопки для приведения в действие отдельных двигателей. В других экспериментах студенты предварительно кодируют все действия, чтобы только следить за их экспериментом».
Эти роботы могут поддерживать целый ряд образовательных экспериментов, они обеспечивают своеобразный мост между машиностроением, программированием, естественными науками. Роботы пригодны для широкого круга задач, они могут быть использованы даже при проведении определенных исследовательских экспериментов.
Комментарии
(0) Добавить комментарий