Nově objevený fyzikální zákon má výrazný dopad na robotiku

Výzkumníci z North Carolina State University objevili nový fyzikální zákon, který by měl mít významné důsledky pro oblast robotických technologií. Tento nový zákon pomáhá řešit některé problémy související s úchopem robota, které jsou obvykle závislé na mnoha různých oblastech. Tyto roboty mají potíže s účtem tření, ke kterému dochází při úchopu objektů, zejména ve vlhkém prostředí.

Lilian Hsiao je asistentkou profesorky chemického a biomolekulárního inženýrství na North Carolina State University a odpovídající autorkou článku. Nový princip byl vyvinut Hsiao a postgraduální studentkou Yunhu Peng, která je první autorkou.

„Naše práce zde otevírá dveře pro vytvoření více spolehlivých a funkčních haptických a robotických zařízení v aplikacích, jako je telesurgery a výroba,“ říká Hsiao.

Tření EHL

Hlavním problémem v této oblasti je elastohydrodynamické mazání (EHL) tření. EHL tření nastává, když dvě pevné povrchy přijdou do kontaktu s tenkou vrstvou kapaliny, která je mezi nimi. To často nastává, když jsou dvě prsty třeny вместе, v tomto případě je kapalina tenká vrstva přirozeně se vyskytujícího oleje.

EHL tření může také nastat, když robotická klec zvedne olejový objekt nebo chirurgické zařízení, které se používá uvnitř těla. Tření je to, co nám umožňuje držet a držet věci, aniž bychom je upustili.

„Porozumění tření je intuitivní pro lidi – i když zpracováváme mýdlové nádobí,“ říká Hsiao. „Ale je extrémně obtížné zohlednit EHL tření při vývoji materiálů, které kontrolují úchopové schopnosti robotů.“

Inženýři potřebují rámec, který lze aplikovat jednotně na různé vzory, materiály a dynamické provozní podmínky, pokud chtějí kontrolovat EHL tření do jisté míry.

„Tento zákon lze použít k zohlednění EHL tření a lze jej aplikovat na mnoho různých měkkých systémů – pokud jsou povrchy objektů vzorované,“ říká Hsiao.

Povrchové vzory zahrnují mírně zvýšené povrchy na špičkách našich prstů nebo rýhy, které jsou přítomny na povrchu robotického nástroje.

Nový princip spoléhá na čtyři rovnice, aby zohlednil všechny fyzikální síly přítomné v EHL tření. Výzkumný tým prokázal tři systémy, včetně lidských prstů, bio-inspirovaného robotického prstu a tribometrického nástroje, který může měřit tření.

„Tyto výsledky jsou velmi užitečné pro robotické ruce, které mají více nuancovaných kontrol pro spolehlivé zpracovávání výrobních procesů,“ říká Hsiao. „A má zjevné aplikace v oblasti telesurgery, ve které chirurgové vzdáleně kontrolují robotická zařízení, aby provedly chirurgické postupy. Považujeme to za základní pokrok pro pochopení dotyku a pro kontrolu dotyku v syntetických systémech.“