Ingenieure entwickeln weiche Roboterhand, die Nintendo spielen kann

Forscher und Ingenieure der University of Maryland haben eine 3D-gedruckte weiche Roboterhand entwickelt, die Nintendos Super Mario Bros. spielen kann. 

Die Forschung wurde in vorgestellt, was einen unglaublichen Fortschritt in der Beweglichkeit von Roboterhänden darstellt Wissenschaft Fortschritte.

Der Bereich der Soft-Robotik konzentriert sich auf flexible und aufblasbare Roboter, die mit Wasser oder Luft angetrieben werden, während herkömmliche Roboter mit Strom betrieben werden. Das Interesse an Soft-Robotik ist aufgrund ihrer Sicherheit und Anpassungsfähigkeit gestiegen, was dazu geführt hat, dass sie häufig für Prothesen und medizinische Geräte eingesetzt wird. Bis zu den neuen Forschungsergebnissen war es jedoch schwierig, die Flüssigkeiten zu kontrollieren, die es den Robotern ermöglichen, sich zu biegen und zu bewegen.

Das Forschungsteam wurde von Ryan D. Sochol, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der University of Maryland, geleitet. Der große Durchbruch gelang dem Team, als es ihnen gelang, vollständig zusammengebaute Softroboter mit integrierten Fluidschaltkreisen in 3D zu drucken, und das alles in einem einzigen Schritt.

Joshua Hubbard ist Co-Erstautor.

„Früher benötigte jeder Finger einer weichen Roboterhand normalerweise eine eigene Steuerleitung, was die Tragbarkeit und Nützlichkeit einschränken kann“, erklärt Hubbard. „Aber durch den 3D-Druck der weichen Roboterhand mit unseren integrierten Fluidtransistoren kann sie Nintendo mit nur einer Druckeingabe spielen.“

Demonstration des Roboters

Das Team demonstrierte die weiche Roboterhand, indem es einen integrierten Fluidkreislauf entwarf, der es ihr ermöglichte, als Reaktion auf einen einzigen Steuerdruck zu arbeiten. Durch die Anwendung eines geringen Drucks konnte das Team den ersten Finger dazu bringen, den Nintendo-Controller zu drücken, um Mario laufen zu lassen. Durch die Anwendung von hohem Druck würde Mario springen. 

Die Hand stützte sich auf ein festgelegtes Programm, das selbstständig zwischen Aus, niedrigem, mittlerem und hohem Druck umschaltete, und konnte den Nintendo-Controller erfolgreich bedienen und das erste Level des Spiels in weniger als 90 Sekunden abschließen.

Ruben Acevedo ist ein frischgebackener Ph.D. Absolvent und Co-Erstautor der Studie. 

„Vor Kurzem haben mehrere Gruppen versucht, Fluidschaltkreise zu nutzen, um die Autonomie von Soft-Robotern zu verbessern“, sagte Acevedo, „aber die Methoden zum Aufbau und zur Integration dieser Fluidschaltkreise in die Roboter können Tage bis Wochen dauern und erfordern ein hohes Maß an manueller Arbeit.“ und technisches Können.“

3D Printing

Das Team verließ sich auf „PolyJet 3D Printing“, bei dem viele Schichten von „Tinten“ aus mehreren Materialien in 3D übereinander gestapelt sind.

Kristen Edwards ist Co-Autorin der Studie. 

„Innerhalb eines Tages und mit geringem Arbeitsaufwand können Forscher jetzt vom Drücken der Starttaste auf einem 3D-Drucker zu kompletten Soft-Robotern – einschließlich aller Soft-Aktuatoren, Fluidschaltkreiselemente und Körpermerkmale – einsatzbereit werden“, sagte er Edwards

Die Wahl von Mario war nicht nur eine Entscheidung aus Spaß, sondern diente tatsächlich dazu, die Beweglichkeit der Hand genau zu messen. Das Timing und die Levelzusammensetzung des Videospiels stehen bereits fest, ein einziger Fehler beendet das Spiel. Dies bot eine neue Möglichkeit zur Bewertung des Roboters. 

Weitere Forschungsfortschritte und Open Access

In der Forschungsarbeit des Teams wurden auch von Sumpfschildkröten inspirierte weiche Roboter detailliert beschrieben, die alle im Terrapin Works 3D Printing Hub der UMD gedruckt wurden.

Die Strategie des Teams ist ebenfalls Open Source und das Papier ist für jedermann lesbar. Das Team hat seine ergänzenden Materialien auch mit einem GitHub verknüpft, der alle elektronischen Designdateien enthält.

„Wir geben alle unsere Designdateien frei weiter, sodass jeder alle Softroboter und Fluidschaltkreiselemente aus unserer Arbeit problemlos herunterladen, bei Bedarf ändern und in 3D drucken kann – sei es mit seinem eigenen Drucker oder über einen Druckdienstleister wie uns.“ “, sagte Sochol. „Wir hoffen, dass diese Open-Source-3D-Druckstrategie die Zugänglichkeit, Verbreitung, Reproduzierbarkeit und Akzeptanz von Soft-Robotern mit integrierten Fluidschaltkreisen erweitern und damit den Fortschritt auf diesem Gebiet beschleunigen wird.“

Das Team prüft nun, wie seine Technik für biomedizinische Anwendungen wie Rehabilitationsgeräte, chirurgische Instrumente und anpassbare Prothesen eingesetzt werden kann.