Forskere udvikler blød robotarm inspireret af blæksprutter

Forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Beihang University har udviklet en blød robotarm baseret på en blæksprutte. Den kan gribe, flytte og manipulere med en række forskellige objekter med sin fleksible og spidse design. Robotarmen består af sugkopper, der hjælper den med at have et fastere greb, når den griber objekter af forskellige former, størrelser og teksturer. 

Den nye udvikling er endnu et eksempel på robotter, der er baseret på naturen. I en blæksprutte er to tredjedele af neuronerne placeret i dens arme, hvilket grundlæggende gør hver enkelt arm uafhængig. Blækspruttens arme er i stand til at løsne knuder, åbne barnesikrede flasker og omringe byttedyr af forskellige former og størrelser. En af de mest imponerende aspekter af armene er sugkopperne, der kan danne stærke forseglingsflader på ru overflader under vandet. 

August Domel er en nyuddannet ph.d. fra Harvard og co-første forfatter af artiklen. 

“De fleste tidligere forskningsstudier om blæksprutte-inspirerede robotter fokuserede enten på at efterligne sug eller armbevægelsen, men ikke begge,” sagde Domel. “Vores forskning er den første til at kvantificere armens spidse vinkler og de kombinerede funktioner af bøjning og sug, hvilket tillader, at en enkelt lille griber kan bruges til en bred vifte af objekter, der ellers ville kræve brug af multiple griber.”

Forskningen er offentliggjort i Soft Robotics. 

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

Det første skridt, som forskerne tog, var at studere den spidse vinkel af rigtige blækspruttearme. De fandt derefter ud af, hvilken design, der ville være bedst for en blød robot til at bøje og gribe objekter. Holdet studerede layout og struktur af sugkopperne og fandt en måde at inkorporere dem i den nye design. 

Zhexin Xie er co-første forfatter og en ph.d.-studerende ved Beihang University. Han er med-opfinder af Festo Tentacle Gripper. Det er den første fuldt integrerede implementering af sin art i en kommerciel prototype.

“Vi efterlignede den generelle struktur og fordeling af disse sugkopper til vores bløde aktuatorer,” sagde Xie. “Selvom vores design er langt enklere end dens biologiske modstykke, kan disse vacuum-baserede biomimetiske sugkopper fæste sig til næsten ethvert objekt.”

Den bløde robotarm styres af forskerne med to ventiler. En ventil bruges til at anvende tryk til at bøje armen, og den anden er til en vakuum, der aktiverer sugkopperne. Forskerne kan ændre trykket og vakuummet for at få armen til at fæste sig til et objekt, omringe det og frigøre det. 

Enheden blev med succes testet af forskerne på forskellige objekter, herunder tynde plastikark, kaffekopper, testrør, æg og levende krabber. Takket være den spidse design kunne den bløde robotarm operere inden for begrænsede rum for at hente objekter.

Katia Bertoldi er co-senior forfatter af studiet og William og Ami Kuan Danoff Professor of Applied Mechanics og SEAS. 

“Resultaterne fra vores studie giver ikke kun nye indsighter i skabelsen af næste generations bløde robotaktuatorer til at gribe en bred vifte af morfologisk forskellige objekter, men bidrager også til vores forståelse af den funktionelle betydning af armens spidse vinkelvariation på tværs af blækspruttearter,” sagde Bertoldi.