Ingeniører tegner på naturen for at udvikle blød robotisk griber

Ingeniører fra University of Georgia har fulgt den stadig stigende tendens til at tegne på naturen for at udvikle robotteknologi. Mens det ofte er dyrefunktioner i naturen, såsom blæksprutters arme, var dette tilfælde, hvor teamet så på bønner for at udvikle en blød robotisk griber.

De mest inspirerende funktioner af bønnerne og andre slyngplanter for forskerne var deres berøringsfølsomme skud, der bruges til at sno sig omkring støtter. Robotten, der er udviklet af UGA-teamet, kan opføre sig på en lignende måde, fast og blidt griber objekter helt ned til en diameter på en millimeter.

Mable Fok er en lektor 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 godt. Så jeg gjorde nogen research på slyngplanter og tænkte, det var et godt design fra naturen for os at udforske.”

Den nye studie blev offentliggjort i tidsskriftet Optics Express.

Teamet inkluderede også Mei Yang og Ning Liu, Ph.D.-kandidater i ingeniørvidenskab; Liam Paul Cooper, der er en bachelorstuderende i computervare-systemer; og Xianqiao Wang, lektor på Ingeniørhøjskolen. 

“Vores robots slyngaktion kræver kun en enkelt pneumatisk kontrol, hvilket simplificerer betydeligt dets drift ved at eliminere behovet for kompleks koordination mellem multiple pneumatisk kontrol,” fortsatte Fok. “Siden vi bruger en unik slyngbevægelse, fungerer den bløde robotiske griber godt i begrænsede områder og kræver kun en lille operationsrum.”

Den robotiske enhed

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

“Vi har indbygget en fiber-optisk sensor i midten af robotens elastiske rygrad, der kan fornemme slyngvinklen, de fysiske parametre af 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 som planter, der er ødelige, kirurgisk robotteknologi og håndtering af forskningsprøver i glasrør.

Studiet demonstrerede effektiviteten af den bløde robotiske griber, når den griber objekter som blyanter og pensler. Den kunne arbejde med et objekt så lille som en tynd tråd på en rettet paperclip. Ud over at være effektiv, har enheden en fremragende gentagelighed, høj slyngpræcision og præcis ydre forstyrrelsesdetektion.

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

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