Mikrostrahl-Steuerungsmethoden für biomimetische Komposit-Mikroaktoren im Weltraumvakuum
Authors: Gradov Oleg 
Published: April 2022

Vacuüm-, ultrahoogvacuüm- en cryo-vacuüm-microrobotica lopen voorop in de ontwikkeling van moderne mechatronica in de ruimte. Controlestoringen gaan gepaard met het verlies van apparaten. De bestuurbaarheid van robots in vacuümomstandigheden is dan ook van groot belang. In sommige gevallen bereikt magnetische veldbesturing (zoals magnetische transmissietechnologie of coaxiale tweeassige magnetische vloeistofafdichtingen die worden toegepast in vacuümwafelbehandelingsrobots) stabiliteit op macroschaal, aangezien magnetisch schakelen voor microrobotica een veel moeilijkere taak is. Tegelijkertijd zijn de problemen van positiegevoelige besturing in vacuümmicrorobotica nog steeds slecht ontwikkeld. Tegelijkertijd is het voor microrobotische taken raadzaam om voorwaarden te scheppen voor contactloze signalering op schalen in de orde van honderden nanometers - eenheden van microns. We stellen de combinatie voor van een vacuümontvanger en een uitgebreide micromanipulator in een enkele structuur; maar tegelijkertijd blijft de kwestie van het toepassen van een signaal op de ingangslink nog steeds open. In dit geval is het mogelijk om de antenne-eigenschappen van de kabel te gebruiken om het ingangssignaal te ontvangen, en het is logisch om de signaaloverdracht naar de kabel te kiezen met behulp van een microstraal - die in grootte (op het projectiepunt) overeenkomt met de grootte van de antenne en, equivalent, van de geactiveerde structuur. Het gebruik van radiofrequentiesignalen voor activering op deze schalen is niet mogelijk, omdat de afmetingen van de "antennes" veel kleiner zijn dan de golflengte (exclusief het terahertz-bereik, waar metamateriaalfysica werkt). Daarom wordt voorgesteld om de excitatie te gebruiken van "antennes" geïntegreerd met "microkabels" van signaalgeleiding en fibrillaire of flexibele bundelactuatoren (aangedreven door de energie van het signaal dat naar de antenne wordt gevoerd) door een gefocusseerde microstraal (gemiddelde energie die vernietigt de structuur niet, maar biedt kinematica voor zijn beweging). Het gebruik van puur metalen draadstructuren voor deze doeleinden rechtvaardigt zichzelf niet - zowel vanwege metallografische redenen / hun fractografische gevolgen, als vanwege de hoge bundelenergiefluxdichtheden die in het materiaal moeten worden geïnjecteerd om vervorming en beweging van de metaal (dit is een taak, dichter bij het smelten van elektronenstralen dan bij het probleem van vervorming onder een straal). Daarom is misschien de enige rationele benadering het gebruik van polymere / fibrillaire composietmaterialen, waarvan de verlengde componenten kunnen fungeren als een antenne en een actuator, en ook eenvoudige kabeleigenschappen of membraan-nabootsende eigenschappen hebben, die de signaalgeleiding langs de oppervlak / "membraan" van de actuatoren. We beschrijven experimenten in vacuümkamers die het opladen, de signaalontvangst en de gecontroleerde vervorming van zowel enkele vezels als hun microgrids illustreren (voor ruimte-adaptieve optica). De kenmerken van het gedrag van ferro-elektrische composietmaterialen onder een balk in vacuümruimte-omstandigheden worden uiteengezet.