Ερευνητές Ανάπτυξαν Βραχίονα Μαλακής Ρομποτικής με Εμπνευση από Χταπόδι

Ερευνητές στο Τμήμα Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ (SEAS) και το Πανεπιστήμιο Beihang έχουν αναπτύξει einen μαλακό ρομποτικό βραχίονα με βάση το χταπόδι. Αυτός μπορεί να πιάνει, να μετακινεί και να χειρίζεται μια σειρά από αντικείμενα με το ευέλικτο και στενό σχεδιασμό του. Ο ρομποτικός βραχίονας αποτελείται από σακούλες που βοηθούν στην πιο σταθερή πίηση όταν πιάνει αντικείμενα διαφόρων σχημάτων, μεγεθών και υφών.

Η νέα ανάπτυξη είναι ένα ακόμη παράδειγμα ρομποτικής που βασίζεται στη φύση. Σε ένα χταπόδι, τα δύο τρίτα των νευρώνων βρίσκονται στα χέρια του, καθιστώντας το κάθε ένα ανεξάρτητο. Τα χέρια του χταποδιού είναι ικανά να ξεμπλοκάρουν κόμματα, να ανοίξουν φιάλες με παιδική ασφάλεια και να τυλίξουν γύρω από θήραμα διαφόρων σχημάτων και μεγεθών. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά των χεριών είναι οι δίσκοι, οι οποίοι μπορούν να σχηματίσουν ισχυρές σφραγίδες σε χονδρές επιφάνειες κάτω από το νερό.

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

«Η większość προηγούμενων ερευνών για ρομποτικά εμπνευσμένα από χταπόδια επικεντρώθηκε είτε στη μίμηση της πίσης είτε της κίνησης του βραχίονα, αλλά όχι και στα δύο», είπε ο Domel. «Η έρευνά μας είναι η πρώτη που ποσοτικοποιεί τις γωνίες στενότητας των χεριών και τις συνδυασμένες λειτουργίες της κάμψης και της πίσης, οι οποίες επιτρέπουν σε ένα μόνο μικρό gripper να χρησιμοποιηθεί για eine ευρεία γκάμα αντικειμένων που θα χρειαζόταν διαφορετικά τη χρήση πολλαπλών grippers».

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Soft Robotics.

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

Ο πρώτος βήμας που έκαναν οι ερευνητές ήταν να μελετήσουν τη γωνία στενότητας των πραγματικών χεριών του χταποδιού. Μετά, κατέληξαν στο σχήμα που θα ήταν καλύτερο για einen μαλακό ρομποτικό να κάμψει και να πιάσει αντικείμενα. Η ομάδα μελέτησε το σχήμα και τη δομή των δισκών και βρήκε έναν τρόπο να τα ενσωματώσει στο νέο σχέδιο.

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

«Μιμήκαμε το γενικό σχήμα και τη διανομή αυτών των δισκών για τους μαλακούς ενεργοποιητές μας», είπε ο Xie. «Αν και το σχέδιό μας είναι πολύ απλούστερο από το βιολογικό αντίστοιχό του, αυτοί οι βιομιμητικοί δίσκοι που βασίζονται σε κενό μπορούν να συνδεθούν σχεδόν σε οποιοδήποτε 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 τους δίσκους. Οι ερευνητές μπορούν να αλλάξουν την πίεση και το κενό για να πάρουν τον βραχίονα να συνδεθεί με 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 σχεδιασμού, ο μαλακός ρομποτικός βραχίονας ήταν σε θέση να λειτουργήσει μέσα σε στενά διαστήματα για να ανακτήσει αντικείμενα.

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

«Τα αποτελέσματα από τη μελέτη μας όχι μόνο παρέχουν νέες γνώσεις για τη δημιουργία της επόμενης γενιάς μαλακών ρομποτικών ενεργοποιητών για τη πίηση μιας ευρείας γκάμας μορφολογικά διαφορετικών αντικειμένων, αλλά cũng συμβάλλουν στην κατανόηση της λειτουργικής σημασίας της μεταβλητότητας της γωνίας στενότητας του βραχίονα σε διάφορα είδη χταποδιών», είπε η Bertoldi.