Inženýři se inspirují přírodou při vývoji měkkého robotického griperu

Inženýři z University of Georgia následovali stále rostoucí trend inspirace přírodou při vývoji robotiky. Zatímco se často jedná o zvířecí rysy v přírodě, jako jsou chapadla chobotnice, v tomto případě se tým zaměřil na vývoji měkkého robotického griperu inspirovaného fazolemi.

Nejpřekvapivějšími rysy fazolí a dalších vinících rostlin pro výzkumníky byly jejich dotykově citlivé výhonky, které se používají k obalení podpory. Robot vyvinutý týmem z UGA může se chovat podobným způsobem, pevně, ale jemně uchvacuje objekty až do jednoho milimetru v průměru.

Mable Fok je asociativní profesor a hlavní autor studie.

“Zkusili jsme různé návrhy, ale nebyli jsme spokojeni s výsledky, pak jsem si vzpomněl na fazole, které jsem pěstoval v naší zahradě před několika lety,” řekl Fok. “Tato rostlina může pevně držet jiné rostliny nebo lano. Takže jsem provedl some výzkum o vinících rostlinách a myslel si, že je to dobrý návrh z přírody, který bychom mohli prozkoumat.”

Nová studie byla publikována v časopise Optics Express.

Tým také zahrnoval Mei Yang a Ning Liu, doktorandy v oboru inženýrství; Liam Paul Cooper, který studuje počítačové systémy; a Xianqiao Wang, asociativní profesor na Fakultě inženýrství. 

“Náš robotický griper vyžaduje pouze jeden pneumatický ovladač, který výrazně zjednodušuje jeho provoz eliminací potřeby komplexní koordinace mezi několika pneumatickými ovladači,” pokračoval Fok. “Používáme unikátní vinící pohyb, měkký robotický griper funguje dobře v omezených prostorech a potřebuje pouze malý provozní prostor.”

Robotické zařízení

Dalším unikátním aspektem zařízení UGA je vestavěný senzor, který poskytuje kritickou reálnou zpětnou vazbu, což ho staví před ostatní roboty na trhu.

“Vložili jsme do středu robotova pružného hřebene vláknový optický senzor, který může detekovat vinící úhel, fyzické parametry cíle a jakékoli vnější poruchy, které by mohly způsobit, že cíl bude uvolněn,” řekl Fok.

Měkký robotický griper je slightly přes tři palce dlouhý a je vyroben z silikonu. Výzkumníci se domnívají, že by mohl být aplikován v sektorech, jako je zemědělství, medicína a výzkum. Konkrétní aplikace zahrnují balení zemědělských produktů, jako jsou rostliny, které jsou křehké, chirurgická robotika a manipulace se vzorky ve skleněných trubkách.

Studie prokázala účinnost měkkého robotického griperu při uchvacování objektů, jako jsou tužky a štětce. Byl schopen pracovat s předměty až do velikosti tenkého drátu na straightened paperclip. Kromě toho, že je efektivní, zařízení má vynikající opakovatelnost, vysokou přesnost vinícího pohybu a přesnou detekci vnějších poruch.

Tým nyní bude pracovat na zlepšení automatické zpětné vazby, kterou budou poskytovat čtení z vláknového optického senzoru. Budou se také snažit zmenšit design, aby byl více použitelný jako biomedicínské zařízení.

“Tento vinící měkký robot s vestavěným vláknovým optickým senzorem tvoří stavební kámen pro komplexnější měkký robot. Mít jednodušší design a ovládání je určitě výhodou,” řekl Fok.