قانون فيزياء جديد يُكتشف يتوقع أن يؤثر بشكل كبير على الروبوتات

اكتشف باحثون في جامعة ولاية كارولاينا الشمالية قانونًا جديدًا في الفيزياء من المتوقع أن يكون له تأثير كبير على مجال التكنولوجيا الروبوتية. يساعد القانون الجديد في حل بعض المشاكل المتعلقة بلمس الروبوت، والتي تعتمد عليها في العديد من المجالات المختلفة.这些 الروبوتات تواجه صعوبات في حساب الاحتكاك الذي يحدث عند لمس الأشياء، خاصة في البيئات الرطبة.

ليليان هسياو هي أستاذ مساعد في الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة ولاية كارولاينا الشمالية والمؤلف الرئيسي للورقة. الورقة. تم تطوير المبدأ الجديد بواسطة هسياو وطالب الدراسات العليا يون هو بينغ، الذي هو المؤلف الأول.

“يعمل عملنا هنا على فتح الباب لإنشاء أجهزة هابتك وروبوتية أكثر موثوقية ووظيفية في التطبيقات مثل الجراحة عن بعد والتصنيع،” يقول هسياو.

الاحتكاك EHL

المشكلة الرئيسية في هذا المجال هي احتكاك التلدين الهيدروديناميكي (EHL). يحدث احتكاك EHL عندما تتلامس سطحان صلبان مع طبقة رقيقة من السائل بينهما. هذا يحدث غالبًا عندما يتم فرك الإبهام والسلسلة معًا، حيث يكون السائل طبقة رقيقة من الزيت الطبيعي.

يمكن أن يحدث احتكاك EHL أيضًا عندما يرفع مخلب روبوتي كائنًا مغطى بالزيت أو جهاز جراحي يتم استخدامه داخل الجسم. الاحتكاك هو ما يسمح لنا بالاحتفاظ بالأشياء دون إسقاطها.

“فهم الاحتكاك هو直觉 للبشر – حتى عند التعامل مع الأطباق الصابونية،” يقول هسياو. “لكن من الصعب جدا حساب احتكاك EHL عند تطوير المواد التي تسيطر على القدرات الخاطفة في الروبوتات.”

يحتاج المهندسون إلى إطار يمكن تطبيقه بشكل موحد على أنماط و مواد و ظروف تشغيل ديناميكية مختلفة إذا أرادوا التحكم في احتكاك EHL إلى حد ما.

“يمكن استخدام هذا القانون لحساب احتكاك EHL، ويمكن تطبيقه على العديد من الأنظمة اللينة – طالما أن أسطح الأجسام مخططة،” يقول هسياو.

تتضمن أنماط السطح السطوح المرتفعة قليلاً على أطراف الإصبع، أو الأخاديد الموجودة على سطح أداة روبوتية.

يعتمد المبدأ الجديد على أربع معادلات لحساب جميع القوى الفيزيائية الحالية في احتكاك EHL. أظهر فريق البحث ثلاثة أنظمة، بما في ذلك الإصبع البشري، وربوت إصبع بيولوجي متأثر، وأداة ثلاثية الأبعاد، والتي يمكنها قياس القوى الاحتكاكية.

“هذه النتائج مفيدة جدا في الأيدي الروبوتية التي لها تحكم أكثر دقة لتعامل مع العمليات الصناعية بطرق موثوقة،” يقول هسياو. “وله تطبيقات واضحة في مجال الجراحة عن بعد، حيث يتحكم الجراحون عن بعد في الأجهزة الروبوتية لأداء الإجراءات الجراحية. ونحن نعتبر هذا تقدمًا أساسيًا لفهم اللمس والتحكم في اللمس في الأنظمة الاصطناعية.”