Японские ученые создали автономную систему, которая использует машинное обучение и капиллярные силы для автоматической сортировки объектов размером менее 1 мм. Система на базе YOLOv5 способна распознавать и перемещать сложные по форме детали с точностью позиционирования 157 ± 84 микрон, что открывает новые возможности для работы с микрокомпонентами в электронике и биомедицине.
В отличие от традиционных пневматических или фрикционных захватов, капиллярный захват использует крошечную каплю жидкости для подъема объектов без повреждений. На масштабах меньше миллиметра капиллярные силы становятся доминирующими над гравитационными и электростатическими — примерно как если бы вы пытались поднять монету с помощью капли меда. Система формирует каплю на кончике захвата, касается объекта и поднимает его за счет поверхностного натяжения.
Эксперименты показали, что уменьшение размера капли улучшает точность позиционирования. Исследователи тестировали систему на четырех типах объектов: стеклянных шариках, конденсаторах 0603, и двух видах прецизионных винтов размером 0.3-1 мм. Общий успех классификации составил 71% (43 из 60 попыток), при этом чистый успех операций захвата и размещения достиг 90.4% (47 из 52) без учета ошибок распознавания.
Система потратила в среднем 86 секунд на обработку одного объекта, при этом 47% времени ушло на контроль капли, а 46% — на движение платформы. Исследователи предлагают оптимизировать процесс через параллельное выполнение задач и внедрение нагревательного элемента для испарения капель, что теоретически может сократить время работы до 29.2 секунды.
Технология найдет применение в сортировке микрофоссилий для геологических исследований, манипуляций с клетками в медицине и размещении прецизионных компонентов в электронике. Особенно интересна возможность воссоздания диатомового искусства — традиционного ремесла создания узоров из микроскопических водорослей, которое сейчас выполняется вручную под микроскопом.
Источник новости и обложки: advanced.onlinelibrary.wiley.com