Insinöörit suunnittelivat humanoidikätensormen hauraiden esineiden käsittelyyn

Michiganin osavaltion yliopiston insinöörit ovat suunnitelleet ja kehittäneet humanoidikätensormen, joka on paljon parempi suorittamaan herkkäkohtaisia tehtäviä verrattuna perinteisesti käytettyihin. Uusi robotti käsivarsi pystyy käsittelemään esineitä, jotka ovat hauraita, kevyitä ja epäsäännöllisesti muotoisia.

Robotti teollisuusympäristössä

Teollisuusympäristö on yksi alueista, joka on eniten vaikuttunut robotiikan kehityksestä, koska teknologiaa käytetään usein toistuvasti esineiden ottamiseen ja hallintaan.

Alue, jossa robotti käsivarsi sijaitsee, kutsutaan päätevaihteeksi tai ottimeksi, ja se oli keskipisteenä uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Soft Robotics -julkaisussa ja on nimeltään “Soft Humanoid Hands with Large Grasping Force Enabled by Flexible Hybrid Pneumatic Actuators.”

Changyong Cao oli pääkirjoittaja ja on MSU:n Laboratory for Soft Machines and Electronics -laboratorion johtaja. Cao on myös apulaisprofessori pakkaus-, koneenrakennus- ja sähkö- ja tietokonetekniikassa.

“Uusi humanoidikätensormen suunnittelu on pehmeä-kova joustava otin. Se voi tuottaa suuremman otinvoiman kuin perinteinen pehmeä käsivarsi, ja samalla se on vakaampi tarkkaa käsittelyä varten kuin muut vastaavat, jotka käytetään raskaampiin esineisiin,” sanoi Cao.

Pehmeäkätisotimet

Pehmeäkätisotimet käytetään yleensä, kun esine on hauras, kevyt ja epäsäännöllisesti muotoiltu. Niillä on kuitenkin monia haittoja, kuten terävät pinnat, heikko otinvakaus, kun epätasapainoisia kuormia kohdistetaan, ja heikompi otinvoima raskaisiin kuormiin.

Cao ja hänen tiiminsä tarkastelivat ihmisen ja ympäristön vuorovaikutuksia, mukaan lukien hedelmien poimimisen ja herkkäkohtaisen lääketieteellisen hoidon, kun he suunnittelivat uuden humanoidikätensormen. He totesivat, että useimmat otinjärjestelmät eivät ole tehokkaita niissä alueissa, joissa niitä eniten tarvitaan, kuten tehtävissä, jotka vaativat vahvaa vuorovaikutusta hauraiden esineiden kanssa.

Tiimin mukaan prototyyppi osoitti nopean, kevyen ja herkkäkohtaisen otimen, joka pystyi suorittamaan erilaisia tehtäviä.

Pehmeän humanoidikätensormen eri sormet ovat valmistettu joustavasta hybridipneumaattisesta aktuaattorista, jota kutsutaan myös FHPA:ksi, ja niiden taipuma ohjataan paineilmalla. Tämä prosessi johtaa siihen, että jokainen sormi voidaan ohjata itsenäisesti muista.

“Perinteiset jäykät otimet teolliseen käyttöön ovat yleensä valmistettu yksinkertaisista, mutta luotettavista jäykistä rakenteista, jotka auttavat suurten voimien, korkean tarkin ja toistettavuuden tuottamisessa,” sanoi Cao. “Ehdotettu pehmeä humanoidikäsivarsi on osoittanut erinomaisen sopeutumiskyvyn ja yhteensopivuuden monimutkaisesti muotoiltujen ja hauraiden esineiden käsittelyssä, samalla ylläpitäen korkeaa jäykkyysastetta voimakkaan puristusvoiman tuottamiseksi raskaiden kuormien nostamiseksi.”

FHPA

FHPA koostuu kovista ja pehmeistä osista.

“Ne yhdistävät pehmeiden otimien muovautuvuuden, sopeutumiskyvyn ja mukautumiskyvyn edut, samalla ylläpitäen suuren ulostulovoiman, joka perustuu aktuaattorin jäykkyys,” sanoi Cao.

Cao:n mukaan kehitetty uusi humanoidikätensormi voidaan käyttää tehtävissä, kuten hedelmien poimimisessa, automaattisessa pakkaamisessa, lääketieteellisessä hoidossa ja kirurgisissa roboteissa.

Tiimi aikoo yhdistää työn Cao:n aiempiin kehityksiin, jotka sisältävät “älykkäät” otimet. He haluavat myös integroida painettuja antureita otinmateriaaliin ja yhdistää hybridiotimen “pehmeiden käsivarsien” malleihin, mikä johtaisi tarkemman ihmisen toiminnan esittämiseen roboteilla.