Inženýři navrhli humanoidní ruku pro manipulaci s křehkými objekty

Tým inženýrů z Michiganské státní univerzity navrhl a vyvinul humanoidní ruku, která je mnohem lepší při provádění jemných úkolů ve srovnání s tradičně používanými. Nová robotická ruka může zpracovávat objekty, které jsou křehké, lehké a nepravidelně tvarované.

Roboti v průmyslovém prostředí

Průmyslové prostředí je jednou z oblastí, které jsou nejvíce ovlivněny rozvojem robotiky, protože tato technologie je často používána pro opakované uchopení a kontrolu objektů.

Oblast robotu, kde by se nacházela lidská ruka, se nazývá koncový efekt nebo gripper, a tomu se věnovala nová studie, která byla zveřejněna v Soft Robotics a nese název “Soft Humanoid Hands with Large Grasping Force Enabled by Flexible Hybrid Pneumatic Actuators.”

Changyong Cao byl hlavním autorem a je ředitelem Laboratoře pro měkké stroje a elektronikou na MSU. Cao je také asistentem profesora v oboru balení, strojírenství a elektrotechniky.

“Nový design humanoidní ruky je měkký-tvrdý flexibilní gripper. Může generovat větší uchopení než tradiční čistě měkká ruka a zároveň být stabilnější pro přesnou manipulaci než jiné protějšky používané pro těžší objekty,” řekl Cao.

Měkké grippery

Měkké grippery se obvykle používají, když je objekt křehký, lehký a nepravidelně tvarovaný. Nicméně, mají mnoho nevýhod, včetně ostrých povrchů, špatné stability uchopení při cílení na nevyvážené zatížení a slabší uchopení pro těžké zatížení.

Cao a jeho tým se zaměřili na interakce mezi lidmi a prostředím, včetně sběru ovoce a citlivé lékařské péče, při návrhu nové humanoidní ruky. Zjistili, že většina systémů uchopení není účinná v oblastech, kde jsou nejvíce potřeba, jako jsou úkoly, které vyžadují pevnou interakci s křehkými objekty.

Podle týmu demonstruje prototyp reaktivní, rychlou a lehkou ruku, která může zvládat různé úkoly.

Různé prsty na měkké humanoidní ruce jsou vyrobeny z flexibilního hybridního pneumatického aktuátoru, také nazývaného FHPA, a jejich ohnutí je řízeno stlačeným vzduchem. Tento proces umožňuje, aby každý prst mohl být ovládán nezávisle na ostatních.

“Tradiční rigidní grippery pro průmyslové aplikace jsou obecně vyrobeny z jednoduchých, ale spolehlivých rigidních struktur, které pomáhají generovat velké síly, vysokou přesnost a opakovatelnost,” řekl Cao. “Navrhovaná měkká humanoidní ruka prokázala excelente adaptabilitu a kompatibilitu při uchopení složitě tvarovaných a křehkých objektů, zatímco současně udržuje vysokou úroveň tuhosti pro uplatňování silných svíraných sil pro zvedání těžkých břemen.”

FHPA

FHPA se skládá z tvrdých a měkkých komponent.

“Kombinují výhody deformovatelnosti, adaptability a compliance měkkých gripperů, zatímco udržují velkou výstupní sílu pocházející z rigidity aktuátoru,” řekl Cao.

Podle Caoa by mohla být nově vyvinutá humanoidní ruka použita pro úkoly, jako je sběr ovoce, automatizované balení, lékařská péče a chirurgická robotika.

Tým se nyní bude snažit spojit tuto práci s předchozími vývoji Caoa, které zahrnují „chytré“ grippery. Chtějí také integrovat tištěné senzory do materiálu uchopení a spojit hybridní gripper s „měkkými“ modely ramen, které by vedly k přesnějšímu znázornění lidských akcí mezi roboty.