Inženýři vyvinuli měkkou robotickou ruku schopnou hrát Nintendo

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

Tento pokrok v oblasti agility 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 posledních letech vzrostl zájem o měkkou robotiku kvůli její bezpečnosti a adaptabilitě, což vedlo k jejich častému použití pro protetiku 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 tisknout plně sestavené měkké roboty s integrovanými fluidními obvody, a vše se dalo udělat v jednom kroku.

Joshua Hubbard je spoluautorem.

“Předtím by každý prst měkké robotické ruky obvykle potřeboval 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.”

Image: University of Maryland

Demonstrace robota

Tým demonstroval měkkou robotickou ruku navrhnutím integrovaného fluidního obvodu, který umožnil její provoz v reakci na jediný ovládací tlak. Použitím nízkého tlaku mohl tým stisknout první prst Nintendo ovladače, aby Mario šel. Použitím vysokého tlaku by Mario skočil.

Ruka se spoléhala na nastavený 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 ke zvýšení 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“ naskládaných 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 přesný způsob měření agility ruky. Videohra má již stanovený čas a složení úrovní, s jediným omylem, který ukončí hru. To poskytlo nový způsob hodnocení robota.

Další výzkumné pokroky a otevřený přístup

Výzkumná práce týmu také podrobně popsala měkké roboty inspirované želvami, které byly všechny vytištěny v UMD’s 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 obsahuje všechny elektronické návrhové soubory.

“Svobodně sdílíme všechny naše návrhové soubory, aby je kdokoli mohl snadno stáhnout, upravit podle potřeby a 3D tisknout – buď s vlastním tiskárnou nebo prostřednictvím tiskové služby, jako je naše – všechny měkké roboty a fluidní obvodové prvky z naší práce,” řekl Sochol. “Je naše naděje, že tato otevřená 3D tisková strategie zvýší dostupnost, šíření, reprodukovatelnost a přijetí měkkých robotů s integrovanými fluidními obvody a v důsledku toho urychlí pokrok v oboru.”

Tým se nyní zaměřuje na to, jak jejich technika může být použita pro biomedicínské aplikace, jako jsou rehabilitační zařízení, chirurgické nástroje a přizpůsobitelné protetiky.