Ερευνητές Ανάπτυξαν Μαλακό Ρομποτικό Βραχίονα Εμπνευσμένο από Χταπόδι

Ερευνητές στο Τμήμα Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ (SEAS) και το Πανεπιστήμιο Beihang έχουν αναπτύξει einen μαλακό ρομποτικό βραχίονα βασισμένο σε χταπόδι. Μπορεί να πιάσει, να μετακινήσει και να χειριστεί μια σειρά από διαφορετικά αντικείμενα με το εύκαμπτο και στενό του σχέδιο. Ο ρομποτικός βραχίονας αποτελείται από σακούλες που βοηθούν να έχει μια στενότερη λαβή όταν πιάνει αντικείμενα διαφόρων σχημάτων, μεγεθών και υφών. 

Η νέα ανάπτυξη είναι ένα ακόμη παράδειγμα ρομποτικής που βασίζεται στη φύση. Σε ένα χταπόδι, δύο τρίτα των νευρώνων βρίσκονται στους βραχίονές του, ουσιαστικά καθιστώντας τον κάθε ένα ανεξάρτητο. Οι βραχίονες του χταποδίου είναι ικανοί να ξεμπερδεύουν κόμπους, να ανοίγουν φιάλες που προστατεύονται από παιδιά και να τυλίγονται γύρω από θήραμα διαφόρων σχημάτων και μεγεθών. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά των βραχιόνων είναι οι σακούλες, οι οποίες μπορούν να σχηματίζουν ισχυρές σφραγίδες σε άσχημες επιφάνειες υπό την επιφάνεια της θάλασσας. 

Ο August Domel είναι πρόσφατος απόφοιτος του διδακτορικού προγράμματος του Χάρβαρντ και συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας. 

«Η περισσότερη προηγούμενη έρευνα για ρομποτικά εμπνευσμένα από χταπόδια επικεντρώθηκε είτε στο να μιμηθεί την άντληση είτε την κίνηση του βραχίονα, αλλά όχι και τα δύο», είπε ο Domel. «Η έρευνά μας είναι η πρώτη που ποσοτικοποιεί τις γωνίες στενότητας των βραχιόνων και τις συνδυασμένες λειτουργίες της κάμψης και της άντλησης, οι οποίες επιτρέπουν σε ένα μόνο μικρό gripper να χρησιμοποιηθεί για eine ευρεία γκάμα αντικειμένων που θα χρειαζόταν διαφορετικά την χρήση πολλαπλών grippers.»

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Soft Robotics. 

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

Το πρώτο βήμα που έκαναν οι ερευνητές ήταν να μελετήσουν τη γωνία στενότητας των πραγματικών βραχιόνων του χταποδίου. Στη συνέχεια, κατέληξαν στο ποιο σχέδιο θα ήταν καλύτερο για einen μαλακό ρομποτικό να κάμψει και να πιάσει αντικείμενα. Η ομάδα μελέτησε το σχέδιο και τη δομή των σακουλιών και βρήκε έναν τρόπο να τις ενσωματώσει στο νέο σχέδιο. 

Ο Zhexin Xie είναι συν-πρώτος συγγραφέας και φοιτητής διδακτορικού προγράμματος στο Πανεπιστήμιο Beihang. Είναι ο συν-εφευρέτης του Festo Tentacle Gripper. Είναι η πρώτη πλήρως ολοκληρωμένη εφαρμογή του είδους του σε εμπορικό πρωτότυπο.

«Μιμήκαμε τη γενική δομή και τη διανομή αυτών των σακουλιών για τους μαλακούς ενεργοποιητές μας», είπε ο Xie. «Αν και το σχέδιό μας είναι πολύ απλούστερο από το βιολογικό του αντίστοιχο, αυτές οι βιομιμητικές σακούλες που βασίζονται σε κενό μπορούν να προσαρμοστούν σχεδόν σε κάθε αντικείμενο.»

Ο μαλακός ρομποτικός βραχίονας ελέγχεται από τους ερευνητές με δύο βαλβίδες. Μια βαλβίδα χρησιμοποιείται για να εφαρμόσει πίεση για την κάμψη του βραχίονα και η άλλη για ένα κενό που ενεργοποιεί τις σακούλες. Οι ερευνητές μπορούν να αλλάξουν την πίεση και το κενό για να πάρουν τον βραχίονα να προσαρμοστεί σε ένα αντικείμενο, να το τυλίξει γύρω του και να το απελευθερώσει. 

Η συσκευή δοκιμάστηκε επιτυχώς από τους ερευνητές σε διάφορα αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένων λεπτών πλαστικών φύλλων, φλιτζανιών καφέ, δοκιμαστικών σωλήνων, αυγών και ζωντανών καβουριών. Λόγω του στενού σχεδίου, ο μαλακός ρομποτικός βραχίονας ήταν σε θέση να λειτουργήσει μέσα σε στενά διαστήματα για να ανακτήσει αντικείμενα.

Η Katia Bertoldi είναι συν-senior συγγραφέας της μελέτης και ο William και Ami Kuan Danoff Καθηγητής Εφαρμοσμένης Μηχανικής και SEAS. 

«Τα αποτελέσματα από τη μελέτη μας δεν μόνο παρέχουν νέες γνώσεις για τη δημιουργία της επόμενης γενιάς μαλακών ρομποτικών ενεργοποιητών για την πίεση ενός ευρέος φάσματος μορφολογικά διαφορετικών αντικειμένων, αλλά συνεισφέρουν επίσης στην κατανόηση της λειτουργικής σημασίας της μεταβλητότητας της γωνίας στενότητας του βραχίονα σε διαφορετικά είδη χταποδίου», είπε η Bertoldi.