Forskere udvikler blød robotarm inspireret af blæksprutter

Forskere fra 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 takket være sin fleksible og spidse design. Robotarmen består af sugeskåle, 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 gør, at hver arm er uafhængig. Blækspruttens arme er i stand til at løse knuder, åbne barnesikrede flasker og omringe bytte af forskellige former og størrelser. En af de mest imponerende aspekter af armene er sugeskålene, der kan danne stærke forbindelser på ru overflader under vandet.

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

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

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 layoutet og strukturen af sugeskålene og fandt en måde at inkorporere dem i den nye design.

Zhexin Xie er co-første forfatter og 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 sugeskåle i vores bløde aktuatorer,” sagde Xie. “Selvom vores design er langt enklere end dens biologiske modstykke, kan disse vacuum-baserede biomimetiske sugeskåle 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 sugeskålene. Forskerne kan ændre trykket og vakuummet for at få armen til at fæste sig til et objekt, omringe det og frigøre det.

Enheden blev succesfuldt testet af forskerne på en række forskellige objekter, herunder tynde plastikark, kaffekopper, testrør, æg og levende krabber. Takket være den spidse design var den bløde robotarm i stand til at operere i 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 indsigt i udviklingen af næste generations bløde robotaktuatorer til at gribe en bred vifte af morfologisk diverse objekter, men bidrager også til vores forståelse af den funktionelle betydning af armens spidse vinkel variation på tværs af blækspruttearter,” sagde Bertoldi.