Μηχανικοί Σχεδιάζουν με Βάση τη Φύση για την Ανάπτυξη Μαλακού Ρομποτικού Χεριαλίου

Μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο της Γεωργίας ακολούθησαν το αυξανόμενο μοτίβο της έμπνευσης από τη φύση για την ανάπτυξη ρομποτικής. Ενώ συχνά τα χαρακτηριστικά των ζώων στη φύση, όπως τα χέρια του οκταπόδους, σε αυτήν την περίπτωση η ομάδα έστρεψε την προσοχή της στα φασόλια για την ανάπτυξη ενός μαλακού ρομποτικού χεριαλίου.

Τα πιο εμπνευστικά χαρακτηριστικά των φασολιών και άλλων ελικοειδών φυτών για τους ερευνητές ήταν τα αισθητικά shoots, που χρησιμοποιούνται για να τυλίγονται γύρω από υποστηρίγματα. Ο ρομπότ που αναπτύχθηκε από την ομάδα του UGA μπορεί να συμπεριφερθεί με παρόμοιο τρόπο, κρατώντας αντικείμενα με σιγουριά αλλά με ευγένεια, μέχρι και ένα χιλιοστό του μέτρου σε διάμετρο.

Η Mable Fok είναι αναπληρώτρια καθηγήτρια και ο κύριος συγγραφέας της μελέτης.

“Είχαμε δοκιμάσει διαφορετικά σχέδια αλλά δεν ήμασταν ικανοποιημένοι με τα αποτελέσματα, μετά θυμήθηκα τα φασόλια που έκανα στον κήπο μου πριν από vài χρόνια,” είπε η Fok. “Αυτό το φυτό μπορεί να κρατήσει άλλα φυτά ή σχοινί πολύ σφιχτά. Έτσι, έκανα κάποιες έρευνες για ελικοειδή φυτά και σκέφτηκα ότι ήταν ένα καλό σχέδιο από τη φύση για να το εξερευνήσουμε.”

Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Optics Express.

Η ομάδα περιελάμβανε επίσης τους Mei Yang και Ning Liu, υποψήφιους διδάκτορες μηχανικής, τον Liam Paul Cooper, που είναι φοιτητής στο τμήμα μηχανικής υπολογιστών, και τον Xianqiao Wang, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Κολλέγιο Μηχανικής. 

“Ο ρομπότ μας με την ελικοειδή κίνηση απαιτεί μόνο ένα πνευματικό έλεγχο, που απλοποιεί σημαντικά τη λειτουργία του, εξαλείφοντας την ανάγκη για σύνθετο συντονισμό μεταξύ πολλών πνευματικών ελέγχων,” συνέχισε η Fok. “Καθώς χρησιμοποιούμε μια μοναδική ελικοειδή κίνηση, το μαλακό ρομποτικό χεριαίο λειτουργεί καλά σε περιορισμένα χώρους και χρειάζεται μόνο einen μικρό χώρο λειτουργίας.”

Η Ρομποτική Συσκευή

Μια άλλη μοναδική πτυχή της συσκευής του UGA είναι ένας ενσωματωμένος αισθητήρας που παρέχει κρίσιμη ανάδραση σε πραγματικό χρόνο, το οποίο τη τοποθετεί μπροστά από άλλα ρομπότ στην αγορά.

“Έχουμε ενσωματώσει έναν αισθητήρα οπτικών ινών στο κέντρο της ελαστικής σπονδυλικής στήλης του ρομπότ, ο οποίος μπορεί να αισθανθεί την ελικοειδή γωνία, τις φυσικές παραμέτρους του στόχου και τυχόν εξωτερικές διαταραχές που μπορεί να προκαλέσουν την αποσύνδεση του στόχου,” είπε η Fok.

Το μαλακό ρομποτικό χεριαίο είναι λίγο πάνω από τρεις ίντσες σε μήκος και κατασκευάζεται από σιλικόνη. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε τομείς όπως η γεωργία, η ιατρική και η έρευνα. Συγκεκριμένες εφαρμογές περιλαμβάνουν τη συσκευασία γεωργικών προϊόντων, όπως φυτά που είναι ευαίσθητα, τη ρομποτική χειρουργική και τη διαχείριση δειγμάτων έρευνας σε γυάλινα σωλήνες.

Η μελέτη απέδειξε την αποτελεσματικότητα του μαλακού ρομποτικού χεριαλίου όταν κρατά αντικείμενα όπως μολύβια και πινέλα. Μπορούσε να λειτουργήσει με ένα αντικείμενο τόσο μικρό όσο ένα λεπτό σύρμα σε ένα ισιωμένο κλιπ. Εκτός από το ότι ήταν αποτελεσματικό, η συσκευή έχει εξαιρετική επαναληψιμότητα, υψηλή ακρίβεια ελικοειδούς και ακριβή ανίχνευση εξωτερικών διαταραχών.

Η ομάδα θα εργαστεί τώρα για τη βελτίωση του αυτόματου ελέγχου ανάδρασης, το οποίο οι αναγνώσεις του αισθητήρα οπτικών ινών θα παρέχουν έμπνευση. Θα κοιτάξουν επίσης να μινιματίσουν το σχέδιο, καθιστώντας το πιο εφαρμόσιμο ως βιοϊατρική συσκευή.

“Αυτό το ελικοειδές μαλακό ρομπότ με τον ενσωματωμένο αισθητήρα οπτικών ινών αποτελεί ένα κτίριο για ένα πιο ολοκληρωμένο μαλακό ρομπότ. Έχοντας ένα απλούστερο σχέδιο και έλεγχο είναι σίγουρα ένα πλεονέκτημα,” είπε η Fok.