# Marina - Pesquisar sobre Ferramenta 17/03/25

[TOC]

## A review on actuation and sensing techniques for MEMS-based microgrippers

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- O artigo apresenta um levantamento das principais técnicas de atuação e sensoriamento para microgrippers MEMS.
- Cinco tipos de atuadores analisados:
- Eletrotérmicos
- Eletrostáticos
- Liga de memória de forma
- Piezoelétricos
- Eletromagnéticos


- Quatro tipos de sensores revisados:
- Capacitivo
- Eletrotérmico
- Piezoresistivo
- Piezoelétrico


- O artigo discute as vantagens, desvantagens e aplicações de cada técnica.

#### Conclusão
Apenas fala das capacidades futuras da tecnologia.

### Simulação e experimentos
Não tem.

## Fabrication and property analysis of a MEMS micro-gripper for robotic micro-manipulation

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- Um novo processo de fabricação de micro-grippers utilizando tecnologia MEMS foi desenvolvido para um sistema robótico de micro-manipulação.
- A rigidez mecânica do gripper foi analisada usando o Modelo de Corpo Rígido Pseudo (PRBM) para estimar a força de preensão em diferentes escalas e materiais.
- A validade do modelo proposto foi verificada por meio de simulações e experimentos.
- Um sistema experimental de micro-manipulação robótica foi implementado, incluindo o micro-gripper e um manipulador de precisão.
- Um teste de preensão real foi conduzido para avaliar o desempenho do sistema robótico de manipulação.

#### Conclusão
1. Desenvolvimento e fabricação do micro-gripper
- O micro-gripper foi acionado por um atuador piezoelétrico e fabricado usando o processo MEMS proposto.
- A tecnologia MEMS permite prototipagem rápida e de baixo custo.

2. Avaliação das propriedades mecânicas
- Micro-grippers de diferentes materiais e escalas foram analisados com o PRBM.
- Simulações e experimentos foram conduzidos para validar os resultados.
- A força de preensão foi calculada por simulação 3D e mostrou-se linear em relação ao deslocamento do atuador.

3. Resultados experimentais de rigidez mecânica
- Nickel:
- 200 µm: 4.44 mN/mm
- 100 µm: 1.55 mN/mm
- Silício:
- 200 µm: 2.68 mN/mm
- 100 µm: 1.34 mN/mm
- Valores experimentais:
- Nickel 100 µm: 1.9 mN/mm
- Silício 200 µm: 2.4 mN/mm

4. Sistema de micro-manipulação experimental
- O sistema desenvolvido incluiu um micro-gripper, um manipulador robótico e um microscópio digital.
- Em um experimento real, o micro-gripper conseguiu agarrar e posicionar um micro-pino de 1.2 mm de comprimento e 100–200 µm de espessura.
- A manipulação foi realizada por um operador assistido por um vídeo scope.

5. Aplicações e contribuições
- O novo micro-gripper e sistema de manipulação são adequados para montagem de micro-sistemas e aplicações em ciências da vida.
- O modelo PRBM pode guiar a escolha do material e escala do micro-gripper.

### Simulação e experimentos

* FEA e PRBM simulation, não diz em qual programa.
* Foram feitos experimentos com os microgrippers construídos levantando micro objetos:
- Nickel:
- 200 µm: 4.44 mN/mm
- 100 µm: 1.55 mN/mm
- Silício:
- 200 µm: 2.68 mN/mm
- 100 µm: 1.34 mN/mm
- Valores experimentais:
- Nickel 100 µm: 1.9 mN/mm
- Silício 200 µm: 2.4 mN/mm

## Forabot: Automated Planktic Foraminifera Isolation and Imaging

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- O trabalho apresenta o **Forabot**, um sistema de código aberto capaz de manipular fisicamente foraminíferos individuais para imagem e isolamento com mínima interação humana.
- Os principais componentes necessários para construir um Forabot são descritos, permitindo que outros pesquisadores o reproduzam utilizando componentes de baixo custo.
- O Forabot demonstrou capacidade de isolar e capturar imagens de foraminíferos a partir de uma amostra lavada e peneirada.
- O sistema atual processa até **27 espécimes por hora**, podendo ser otimizado ao reduzir a qualidade e/ou a quantidade de imagens para futuras classificações.
- Além da manipulação física, o artigo revisa os pipelines de processamento de imagem e classificação.
- Um classificador de prova de conceito, utilizando uma rede **VGG-16 ajustada**, atingiu **79% de acurácia** em um conjunto de validação de imagens coletadas pelo Forabot.
- Conclui-se que o sistema pode ser construído a baixo custo, manipular foraminíferos com poucos erros, fornecer imagens de qualidade para pesquisa e classificar espécies de foraminíferos.
- OBS.: após leitura ficou mais claro que eles apenas classificam o tipo de foraminifero, não fazem a triagem, vide:
- To start, a user selects a washed and size-sieved sample of forams for analysis and deposits them into the funnel at the top of the Isolation Tower. The purpose of the funnel at the top of the Isolation Tower is to isolate a single foram for imaging and classification. A single foram is picked in the Isolation Tower where a Boom Actuator picks the foram from above using a vacuum pump and moves it to a second funnel. The second funnel is where the foram is imaged, and its associated tower is thus called the Imaging Tower. Once the foram is imaged and classified, the Boom Actuator picks the foram from the Imaging Tower and deposits it into a well in the Sorting Station. On a foraminifer's way to being sorted, it will therefore pass through the Isolation Tower, Imaging Tower, Boom Actuator, and Sorting Station. Now that the individual steps of the sorting process are defined, we explore the components in more depth and describe some secondary systems which are vital in running the system.
#### Conclusão
1. **Contribuição do Forabot** de de paleoceanografia, fornecendo um padrão para triagem de foraminíferos planctônicos limpos por espécie.
- Utilizando componentes acessíveis e de baixo custo, o Forabot consegue **mover, capturar imagens e isolar** foraminíferos individuais, facilitando a pesquisa.

2. **Desempenho e melhorias potenciais**
- O sistema atual tem uma taxa de processamento de **648 amostras por dia**.
- Pequenas modificações podem transformar o sistema de um coletor de dados em um **classificador otimizado para velocidade**.
- Os três principais fatores que afetam a taxa de processamento são:
1. **Resolução da imagem**
2. **Número de planos focais**
3. **Número de orientações capturadas**
- Reduzir a resolução e os planos focais pode melhorar significativamente a eficiência do sistema.

3. **Futuro da classificação automática**
- O Forabot, no estado atual, serve principalmente como um sistema de **coleta de dados**.
- O objetivo é que, com tempo e maior número de imagens rotuladas, ele se torne um **sistema automático de classificação e triagem de espécies**.
- O código e hardware já foram projetados para permitir essa **transição sem dificuldades**.

4. **Impacto e evolução do sistema**
- O sistema minimiza a interação humana necessária para manipular foraminíferos, um dos principais objetivos do projeto.
- Atualmente, **não existem alternativas públicas automatizadas** para imagem, classificação e triagem desses microfósseis.
- Com o uso contínuo do Forabot, o feedback dos pesquisadores poderá guiar melhorias na usabilidade, eficiência e desempenho da classificação.
- O sistema pode ser adaptado para diferentes comunidades científicas, incluindo pesquisas sobre **foraminíferos bentônicos**.

### Simulação e experimentos

Não tem simulação mas foi feito o equipamento proposto obtendo os resultados mostrados na conclusão.

## Manipulation and insitu transmission electron microscope characterization of sub-100 nm nanostructures using a microfabricated nanogripper

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- **Nanogripper eletrotérmico de polissilício** microfabricado, capaz de manipular **nanofios e nanotubos** na faixa abaixo de **100 nm**.
- O nanogripper conseguiu levantar **nanotubos de carbono de parede única (SWNTs)** de uma trincheira de **1 μm de largura**, garantindo **contato elétrico imediato**.
- O nanogripper é o **menor microgripper microfabricado até o momento** e é o **primeiro dispositivo** a demonstrar **manipulação 3D repetível** de estruturas sub-100 nm. (segundo o artigo)

#### Conclusão
1. **Contribuição do Nanogripper**
- Desenvolvemos um **nanogripper eletrotérmico de fabricação em massa**, capaz de manipular **nanotubos e nanofios** na faixa de **10–100 nm**.
- Além da manipulação, o nanogripper permite **contatos elétricos posicionáveis** para **caracterização elétrica in situ no TEM**.

2. **Desafios e otimizações**
- O **alinhamento tridimensional** do nanogripper com **nanofios verticais** foi desafiador.
- Em contrapartida, a **manipulação de SWNTs revestidos com carbono** foi relativamente **simples**.

3. **Possibilidades futuras**
- Os **atuadores** foram fabricados por **litografia por feixe de elétrons**, mas podem ser substituídos por **litografia por nanoimpressão**, tornando o processo mais eficiente e escalável.
- Com a **flexibilidade da fresagem por feixe de íons**, disponível em **muitos laboratórios de micro e nanofabricação**, o nanogripper pode ser adaptado para diferentes aplicações.
- Essa adaptabilidade pode **acelerar o desenvolvimento de nanodispositivos**, tornando o nanogripper uma ferramenta valiosa para pesquisa e inovação na área de nanotecnologia.

### Simulação e experimentos

- Foi feito simulação de temperatura (?) e testes com o equipamento movimento de nanotubos de 30 a 80nm

## MICROFOSSILVACUUM PICKER-A NEW TOOL FOR MICROPALEONTOLOGISTS

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- O estudo apresenta um **dispositivo de sucção** para coleta de microfósseis que:
- **Reduz em 60% o tempo de coleta** em relação aos métodos tradicionais.
- **Minimiza contaminações** durante a preparação das amostras.
- **Equipamentos de sucção a vácuo** já haviam sido testados, mas mantinham o mesmo tempo de preparação, o novo aparelho combina **eficiência temporal** e **pureza química**.

- O **Microfossil Picker** é composto por três partes principais:
- **Rostrum (Parte A)**: Pipeta de Pasteur dobrada com **três bocais diferentes** e uma **válvula de controle de sucção**.
- **Armadilha (Parte B)**: Pequeno **frasco de vidro** com rolha perfurada e **dois tubos curvados**.
- **Bomba de Vácuo (Parte C)**: Pequena e silenciosa, desenvolvida por **Lajos Lasz16**, com **força de sucção ajustável eletricamente**.
- As partes são conectadas por tubos plásticos flexíveis, garantindo **fluidez no manuseio**.
- O dispositivo é ideal para **microfósseis entre 0,05 e 2 mm**, sendo **particularmente útil para foraminíferos**. (segundo artigo)
- Os espécimes devem estar bem distribuídos na bandeja para evitar **coletas acidentais de diferentes espécies**.
- **Cada armadilha deve conter apenas uma espécie**, exigindo múltiplas varreduras da amostra para separar espécies distintas.

#### Conclusão
1. O **Microfossil Picker** possibilita uma **preparação mais rápida e confiável** das amostras.
2. A **pureza química das amostras é maior**, reduzindo **contaminações orgânicas**.
3. O dispositivo é **economicamente vantajoso**, economizando **tempo e esforço** na coleta de microfósseis. (segundo artigo)

### Simulação e experimentos
Não tem

## Recent design and development of piezoelectric-actuated compliant microgrippers: A review

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- O **Microgripper de Complacência Piezoelétrica (PEACM)** comparado a outros tipos de garras, o PEACM apresenta as seguintes **vantagens**:
- **Alta precisão de deslocamento**
- **Alta relação potência/peso**
- **Baixo consumo de energia**
- **Resposta rápida**
- O artigo revisa os avanços recentes nos seguintes aspectos do PEACM:
- **Índices de desempenho e classificação**
- **Composição estrutural**
- **Métodos de otimização e modelagem**
- **Sensores e estratégias de controle**
- **Tendências futuras de desenvolvimento**
- O design do PEACM incorpora **mecanismos flexíveis**, incluindo:
- **Dobradiças flexíveis**
- **Amplificadores de deslocamento**
- **Mecanismos de guiamento**
- Diferentes **estratégias de controle** de deslocamento e força são analisadas para garantir **precisão e estabilidade**:
- PID
- SMC
- Position/Force

#### **Conclusão**
- O artigo propõe um **procedimento completo** para o **design e implementação** do microgripper.
- Foram discutidos **oito indicadores** para caracterizar o desempenho do PEACM:
- Clamping stroke
- Clamping range
- Displacement magnification
- Area efficiency
- Degree of freedom
- Parasitic motion rate
- A revisão abrangeu:
- **Tipos de garras e suas vantagens**
- **Mecanismos flexíveis e suas aplicações**
- **Otimização estrutural e modelagem**
- **Sensores de posição/força e estratégias de controle**

### Simulação e experimentos
- Simulação no Ansys e no CONSOL (não ficou claro se utilizaram as simulações de [50] ou se refizeram com base nas de [50]). Foram feitos testes pegando objeto (The experimental results show that the gripper can clamp the optical fiber with a diameter of 250 m and rub it more than 90◦.

## A vacuum microgripping tool with integrated vibration releasing capability

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- Desenvolvimento de um **micro-gripper a vácuo com liberação por vibração** para melhorar a confiabilidade na manipulação.
- Uso de **atuador piezoelétrico** para facilitar a liberação dos objetos.
- **Análises teóricas, simulações e medições de força de adesão** via microscopia de força atômica (AFM).
- **Experimentos** com manipulação de microesferas de poliestireno (35–100 μm de raio).
- Precisão na **localização de liberação**: **4.5 ± 0.5 μm**.
- **Taxa de sucesso na liberação**: ~100% (baseado em 110 testes).

#### Conclusão
- **Protótipo** do micro-gripper foi projetado, fabricado e testado.
- **100% de taxa de sucesso na captura e quase 100% na liberação**.
- Precisão da liberação: **4.5 ± 0.5 μm**.
- Integração de **diferentes end-effectors** permite manipulação de microcomponentes variando de **dezenas de micrômetros até milímetros**.

### Simulação e experimentos

O foco foi na liberação dos microfósseis do manipulador, a "simulação" foi a modelagem matetemática e plotagem de gráficos. Foram feitos experimentos com microelementos de até 100um.

## Microgripper design and evaluation for automated l-wire assembly: a survey

### Resumo do Artigo

#### Abstract
- Revisa os diferentes designs de microgrippers utilizados para **manipular e montar l-wires em conectores de PCB**.
- Comparação de **tecnologias de microgrippers**, incluindo **componentes estruturais e tipos de atuadores**.

#### Conclsão
- **Atuadores de ligas com memória de forma (SMA)** apresentam grande deslocamento das garras** e **alta força de agarre** (Kyung et al. 2008), mas **alto erro de histerese**, **alto consumo de energia** e **tempo de resposta lento** (Yang et al. 2017). Apesar disso, são adequados para a manipulação de l-wire.**
- **Baixa precisão** de muitos microgrippers devido a **assimetria estrutural** causada pelo processo de fabricação (Liang et al. 2018).

## Simulação e Experimentos
Por ser um survay não tem.