Ingeniører tegner på naturen for at udvikle blød robotisk griber

Ingeniører fra University of Georgia har følget den stadig øgende tendens til at tegne på naturen for at udvikle robotteknologi. Mens det ofte er dyretræk i naturen, såsom blæksprutters arme, var dette tilfælde, hvor holdet kiggede på bønner for at udvikle en blød robotisk griber.

De mest inspirerende træk ved bønnerne og andre tvining planter for forskerne var deres berøringsfølsomme skud, der bruges til at omringe støtter. Robotten, der er udviklet af UGA-holdet, kan opføre sig på en lignende måde, fast og blidt griber objekter helt ned til en diameter på en millimeter.

Mable Fok er en associeret professor og studiets førsteforfatter.

“Vi havde prøvet forskellige designs, men vi var ikke tilfredse med resultaterne, så jeg mindedes bønnerne, jeg dyrkede i vores have for nogle år siden,” sagde Fok. “Denne plante kan holde fast på andre planter eller reb så fast. Så jeg gjorde nogen research på tvining planter og tænkte, det var et godt design fra naturen for os at udforske.”

Den nye studie blev offentliggjort i tidsskriftet Optics Express.

Holdet inkluderede også Mei Yang og Ning Liu, Ph.D.-kandidater i ingeniørvidenskab; Liam Paul Cooper, der er en undergraduate, der studerer computersystemer; og Xianqiao Wang, associeret professor på ingeniørhøjskolen. 

“Vores robots tvining-handling kræver kun en enkelt pneumatiske kontrol, hvilket simpelthen betyder, at dens drift eliminerer behovet for kompleks koordination mellem multiple pneumatiske kontroller,” fortsatte Fok. “Siden vi bruger en unik tvining-bevægelse, fungerer den bløde robotiske griber godt i begrænsede områder og behøver kun et lille operationsrum.”

Den robotiske enhed

En anden unik aspekt af UGA-enhedens er en indbygget sensor, der giver kritisk realtidsfeedback, hvilket sætter den foran andre robotter på markedet.

“Vi har indbygget en fiber-optisk sensor i midten af robotens elastiske rygrad, der kan fornemme tvining-vinklen, de fysiske parametre for målet og eventuelle ydre forstyrrelser, der kan få målet til at glide løs,” sagde Fok.

Den bløde robotiske griber er lidt over tre tommer lang og er konstrueret af silikone. Forskerne mener, det kunne anvendes i sektorer som landbrug, medicin og forskning. Specifikke anvendelser inkluderer emballage af landbrugsprodukter såsom planter, der er ømfølsomme, kirurgisk robotteknologi og håndtering af forskningsprøver i glasrør.

Studiet demonstrerede effektiviteten af den bløde robotiske griber, da den greb objekter som blyanter og pensler. Den kunne arbejde med et objekt så lille som en tynd tråd på en rettet papirklip. Ud over at være effektiv havde enheden også en fremragende gentagenhed, høj tvining-nøjagtighed og præcis ydre forstyrrelsesdetektion.

Holdet vil nu arbejde på at forbedre den automatiske feedback-kontrol, som fiber-optisk sensor-læsninger vil give indsigt i. De vil også se at miniaturisere designet, så det bliver mere anvendeligt som en biomedicinsk enhed.

“Denne tvining bløde robot med dens indbyggede fiber-optiske sensor danner en byggesten for en mere omfattende blød robot. At have en simplere design og kontrol er definitivt en fordel,” sagde Fok.