Výzkumníci vyvinuli měkkou robotickou paži inspirovanou chobotnicí

Výzkumníci na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a Beihang University vyvinuli měkkou robotickou paži založenou na chobotnici. Může uchopit, pohybovat a manipulovat s širokou škálou různých objektů díky své pružné a kuželovité konstrukci. Robotická paže se skládá z nasávacích pohárků, které jí pomáhají lépe uchopit objekty různých tvarů, velikostí a textur.

Tento nový vývoj je dalším příkladem robotiky založené na přírodě. U chobotnice se dvě třetiny neuronů nachází v jejích pažích, což prakticky činí každou paži nezávislou. Paže chobotnice jsou schopny rozvázat uzly, otevřít dětské bezpečnostní lahve a omotat se kolem kořisti různých tvarů a velikostí. Jedním z nejpozoruhodnějších aspektů paží jsou nasávací pohárky, které mohou vytvořit silné těsnění na drsných površích pod vodou.

August Domel je nedávný absolvent Ph.D. na Harvardu a spoluautor článku.

“Většina předchozích výzkumů o robotických pažích inspirovaných chobotnicí se zaměřila buď na napodobení nasávání nebo pohybu paže, ale ne obojího,” řekl Domel. “Náš výzkum je první, kdo kvantifikoval úhly kuželovitého tvaru paží a kombinované funkce ohýbání a nasávání, což umožňuje použít jeden malý gripper pro širokou škálu objektů, které by jinak vyžadovaly použití více gripperů.”

Výzkum byl publikován v Soft Robotics.

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

Prvním krokem, který výzkumníci provedli, bylo studium úhlu kuželovitého tvaru skutečných paží chobotnice. Poté zjistili, jaký design by byl nejlepší pro měkkého robota, aby ohýbal a uchopoval objekty. Tým studoval rozložení a strukturu nasávacích pohárků a našel způsob, jak je začlenit do nového designu.

Zhexin Xie je spoluautor a doktorand na Beihang University. Je spoluobjevitelem Festo Tentacle Gripper. Jedná se o první plně integrovanou implementaci tohoto druhu v komerčním prototypu.

“Napodobovali jsme obecnou strukturu a rozložení těchto nasávacích pohárků pro naše měkké akční členy,” řekl Xie. “Ačkoli náš design je mnohem jednodušší než jeho biologický protějšek, tyto vakuové biomimetické nasávací pohárky mohou přilnout téměř k jakémukoli objektu.”

Měkká robotická paže je ovládána výzkumníky pomocí dvou ventilů. Jeden ventil se používá k aplikaci tlaku pro ohýbání paže a druhý pro vakuové čerpadlo, které aktivuje nasávací pohárky. Výzkumníci mohou měnit tlak a vakuové čerpadlo, aby paže přilnula k objektu, omotala se kolem něj a uvolnila ho.

Zařízení bylo úspěšně otestováno výzkumníky na různých objektech, včetně tenkých plastových fólií, kávových šálků, testovacích trubek, vajec a živých krabů. Díky kuželovitému tvaru byla měkká robotická paže schopna fungovat v omezeném prostoru a získávat objekty.

Katia Bertoldi je spoluautorka studie a profesorka aplikované mechaniky a SEAS.

“Výsledky našeho výzkumu nejen poskytují nové poznatky o tvorbě nové generace měkkých robotických akčních členů pro uchopování široké škály morfologicky různých objektů, ale také přispívají k našemu pochopení funkční významnosti variability úhlu kuželovitého tvaru paží napříč druhy chobotnic,” řekla Bertoldi.