Inženýři vyvinuli měkkou robotickou ruku schopnou hrát Nintendo

Výzkumníci a inženýři z University of Maryland vytvořili 3D-tištěnou měkkou robotickou ruku, která je schopná hrát hru Nintendo Super Mario Bros.

Tento pozoruhodný pokrok v agilitě robotických rukou byl prezentován v Science Advances.

Obor měkké robotiky se zaměřuje na flexibilní a nafukovací roboty, které jsou poháněny vodou nebo vzduchem, zatímco tradiční roboty jsou poháněny elektřinou. V poslední době se o měkkou robotiku zvýšil zájem kvůli její bezpečnosti a adaptabilitě, což vedlo k tomu, že se často používá pro protézy a zdravotnické přístroje. Nicméně, až do nové studie, bylo obtížné ovládat tekutiny, které umožňují robotům ohýbat a pohybovat se.

Výzkumný tým byl veden asistentem profesora mechanického inženýrství Ryanem D. Socholem. Tým dosáhl velkého průlomu, když byli schopni 3D vytisknout plně sestavené měkké roboty s integrovanými fluidními obvody, a vše se podařilo udělat v jednom kroku.

Joshua Hubbard je spoluautorem.

“Předtím musel každý prst měkké robotické ruky mít svou vlastní ovládací linku, což může omezit přenositelnost a užitečnost,” vysvětluje Hubbard. “Ale díky 3D tisku měkké robotické ruky s našimi integrovanými fluidními tranzistory může hrát Nintendo na základě jediného tlakového vstupu.”

Obrázky: University of Maryland

Demonstrace robota

Tým demonstroval měkkou robotickou ruku navrhnout integrovaný fluidní obvod, který umožnil jí operovat v reakci na jediný ovládací tlak. Při aplikaci nízkého tlaku mohl tým udělat, aby první prst zmáčkl Nintendo ovladač, aby Mario šel. Při aplikaci vysokého tlaku Mario skočil.

Ruka se spoléhala na předem naprogramovaný program, který autonomně přepínal mezi vypnuto, nízkým, středním a vysokým tlakem, a byla schopná úspěšně ovládat Nintendo ovladač a dokončit první úroveň hry za méně než 90 sekund.

Ruben Acevedo je nedávný absolvent Ph.D. a spoluautor studie.

“Nedávno se několik skupin pokusilo využít fluidní obvody k posílení autonomie měkkých robotů,” řekl Acevedo, “ale metody pro stavbu a integraci těchto fluidních obvodů s roboty mohou trvat dny až týdny, s vysokou mírou manuální práce a technických dovedností.”

3D tisk

Tým se spoléhal na “PolyJet 3D tisk”, který má mnoho vrstev multi-materiálových “černidel” navrstvených na sebe v 3D.

Kristen Edwards je spoluautorem studie.

“V rámci jednoho dne a s malou prací mohou výzkumníci nyní jít od stisku tlačítka start na 3D tiskárně k tomu, aby měli kompletní měkké roboty – včetně všech měkkých aktuatorů, fluidních obvodových prvků a tělesných rysů – připravené k použití,” řekl Edwards

Volba Mario nebyla založena pouze na zábavě, ale také sloužila jako přesná metoda měření agility ruky. Časování a úroveň hry jsou již stanoveny, s jediným omylem, který ukončí hru. To poskytlo novou metodu pro hodnocení robota.

Další výzkumné pokroky a otevřený přístup

Výzkumná práce týmu také popsala roboty inspirované želvami, které byly všechny vytištěny v Terrapin Works 3D Printing Hub.

Strategie týmu je také otevřená, a článek je otevřený pro každého, kdo chce číst. Tým také propojil své doplňkové materiály s GitHubem, a to zahrnuje všechny elektronické návrhové soubory.

“Svobodně sdílíme všechny naše návrhové soubory, aby je každý mohl snadno stáhnout, upravit podle potřeby a 3D vytisknout – ať už s vlastním tiskárnou nebo prostřednictvím tiskové služby, jako je naše,” řekl Sochol. “Je naší nadějí, že tato otevřená 3D tisková strategie rozšíří přístup, šíření, reprodukovatelnost a přijetí měkkých robotů s integrovanými fluidními obvody a tím urychlí pokrok v oboru.”

Tým se nyní zaměřuje na to, jak lze jejich techniku využít pro biomedicínské aplikace, jako jsou rehabilitační zařízení, chirurgické nástroje a přizpůsobitelné protézy.