Νέα Ανακαλυφθείσα Νόμος της Φυσικής Προγραμματισμένη να Έχει Μεγάλη Επίδραση στη Ρομποτική

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας έχουν ανακαλύψει einen νέο νόμο της φυσικής που πρέπει να έχει σημαντικές επιπτώσεις στον τομέα της ρομποτικής τεχνολογίας. Ο νέος νόμος βοηθά να λυθούν κάποια από τα προβλήματα που σχετίζονται με τη λαβή eines ρομπότ, η οποία συνήθως βασίζεται σε πολλούς διαφορετικούς τομείς. Αυτά τα ρομπότ δυσκολεύονται να λογαριαστούν για την τριβή που λαμβάνει χώρα όταν κρατούν αντικείμενα, ιδιαίτερα σε υγρές περιβαλλοντικές συνθήκες.

Ο Lilian Hsiao είναι βοηθός καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και συγγραφέας του άρθρου. Ο νέος αρχή αναπτύχθηκε από τον Hsiao και τον μεταπτυχιακό φοιτητή Yunhu Peng, ο οποίος είναι ο πρώτος συγγραφέας.

“Το έργο μας εδώ ανοίγει την πόρτα για τη δημιουργία πιο αξιόπιστων και λειτουργικών απτικών και ρομποτικών συσκευών σε εφαρμογές όπως η τηλεχειρουργική και η производство,” λέει ο Hsiao.

EHL Τριβή

Το κύριο πρόβλημα σε αυτήν την περιοχή είναι η ελαστουδροδυναμική λιπάντηση (EHL) τριβή. Η EHL τριβή λαμβάνει χώρα όταν δύο στερεές επιφάνειες έρχονται σε επαφή με ένα λεπτό στρώμα υγρού που βρίσκεται μεταξύ τους. Αυτό συχνά λαμβάνει χώρα όταν δύο δακτύλιοι τριβούν μαζί, στην οποία η υγρή είναι το λεπτό στρώμα φυσικά απαντώμενο λάδι.

Η EHL τριβή μπορεί επίσης να λάβει χώρα όταν ένα ρομποτικό κλάδος ανυψώνει ένα αντικείμενο με λάδι ή ένα χειρουργικό όργανο που χρησιμοποιείται μέσα στο σώμα. Η τριβή είναι αυτό που μας επιτρέπει να κρατάμε και να κρατάμε πράγματα χωρίς να τα αφήνουμε.

“Η κατανόηση της τριβής είναι ενστικτική για τους ανθρώπους — ακόμη και όταν χειριζόμαστε σαπουνισμένα πιάτα,” λέει ο Hsiao. “Αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο να λογαριαστούμε για την EHL τριβή όταν αναπτύσσουμε υλικά που ελέγχουν τις ικανότητες κράτησης σε ρομπότ.”

Οι μηχανικοί χρειάζονται ένα πλαίσιο που μπορεί να εφαρμοστεί ομοιόμορφα σε διαφορετικά μοτίβα, υλικά και δυναμικές συνθήκες λειτουργίας εάν θέλουν να ελέγχουν την EHL τριβή σε κάποιο βαθμό.

“Ο νόμος αυτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να λογαριαστούν για την EHL τριβή και μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλά διαφορετικά μαλακά συστήματα — όσο οι επιφάνειες των αντικειμένων είναι μοτίβα,” λέει ο Hsiao.

Τα μοτίβα επιφανειών περιλαμβάνουν τις ελαφρώς υψωμένες επιφάνειες στις άκρες των δακτυλίων μας ή τις ραβδώσεις που υπάρχουν στην επιφάνεια ενός ρομποτικού εργαλείου.

Ο νέος αρχή βασίζεται σε τέσσερις εξισώσεις για να λογαριαστούν όλα τα φυσικά φορτία που υπάρχουν στην EHL τριβή. Η ερευνητική ομάδα επέδειξε τρία συστήματα, συμπεριλαμβανομένων ανθρώπινων δακτυλίων, ενός βιο-εμπνευσμένου ρομποτικού δακτυλίου και ενός tribo-rheometer εργαλείου, το οποίο μπορεί να μετρήσει τις τριβικές δυνάμεις.

“Αυτά τα αποτελέσματα είναι πολύ χρήσιμα σε ρομποτικές χέρια που έχουν πιο νюανς ελέγχους για την αξιόπιστη χειριζόμενη διαδικασία παραγωγής,” λέει ο Hsiao. “Και έχει φανερές εφαρμογές στο πεδίο της τηλεχειρουργικής, στην οποία οι χειρουργοί ελέγχουν απομακρυσμένα ρομποτικές συσκευές για να εκτελέσουν χειρουργικές διαδικασίες. Θεωρούμε αυτό ως μια θεμελιώδη πρόοδο για την κατανόηση της αφή και για τον έλεγχο της αφή σε συνθετικά συστήματα.”