Tutkijat kehittivät oktopus-inspiroidun pehmeän robottihaarukan

Tutkijat Harvardin John A. Paulsonin insinööritieteiden ja soveltavien tieteiden korkeakoulussa (SEAS) ja Beihang-yliopistossa ovat kehittäneet oktopus-inspiroidun pehmeän robottihaarukan. Se pystyy tarttumaan, liikuttamaan ja manipuloimaan erilaisia objekteja joustavalla ja kapenevalla suunnittelulla. Robottihaara koostuu imusukista, jotka auttavat sitä saamaan vakaamman otteen, kun se tarttuu eri muotoisiin, kokoisiin ja pintaisten objekteihin.

Uusi kehitys on toinen esimerkki luonnon inspiroimista roboteista. Oktopusessa kaksi kolmasosaa hermosoluista sijaitsee sen haarassa, mikä tekee kunkin haarasta itsenäisen. Oktuksen haarassa on kyky purkaa solmuja, avata lasten turvallisia pulloja ja kietoutua saaliin ympärille eri muodoissa ja kokoisissa. Yksi haarojen vaikuttavimmista piirteistä on imusukit, jotka voivat muodostaa vahvat sinetit karkeille pinnoille vedessä.

August Domel on vastavalmistunut tohtorikoulutettava Harvardista ja yksi tutkimuksen ensisijaisista tekijöistä.

“Useimmat aiemmat tutkimukset oktus-inspiroimista roboteista keskittyivät joko imemisen tai liikkeen jäljittelyyn, mutta ei molempiin”, sanoi Domel. “Tutkimuksemme on ensimmäinen, joka määrittää haarojen kapenevat kulmat ja taipumisen sekä imemisen yhdistetyt toiminnot, mikä mahdollistaa yhden pienen otteen käytön laajalle valikoimalle objekteja, jotka muuten vaatisivat useita otteita.”

Tutkimus julkaistiin Soft Robotics -julkaisussa.

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

Tutkijat aloittivat tutkimalla oktusen haarojen kapenevia kulmia. He keksivät, mikä suunnittelu olisi parhaiten sovellettavissa pehmeään robottiin, jotta se voisi taipua ja tarttua objekteihin. Tutkijat tutkivat imusukkien järjestystä ja rakennetta ja keksivät, miten ne voitiin sisällyttää uuteen suunnitteluun.

Zhexin Xie on yksi tutkimuksen ensisijaisista tekijöistä ja tohtorikoulutettava Beihang-yliopistossa. Hän on yksi Festo Tentacle Gripper -keksijöistä. Se on ensimmäinen täysin integroitu toteutus kaupallisessa prototyypissä.

“Me jäljittelimme yleistä rakennetta ja imusukkien jakautumista pehmeissä toimijoissamme”, sanoi Xie. “Vaikka suunnittelumme on paljon yksinkertaisempi kuin biologinen vastine, nämä ilmanpainetoimiset biomimeettiset imusukat voivat kiinnittyä melkein mihin tahansa objektiin.”

Pehmeä robottihaara ohjataan tutkijoiden toimesta kahdella venttiilillä. Yhtä venttiiliä käytetään paineen soveltamiseen haaran taipumiseen, ja toista imusukkien käyttöön. Tutkijat voivat muuttaa painetta ja imuria, jotta haara voi kiinnittyä objektiin, kietoutua ympärille ja vapauttaa sen.

Laite testattiin onnistuneesti tutkijoiden toimesta erilaisilla objekteilla, kuten ohuilla muovilevyillä, kahvimukeilla, testiputkilla, munilla ja elävillä rapuilla. Kapenevan suunnittelun ansiosta pehmeä robottihaara pystyi toimimaan ahtaisissa tiloissa objektiensa noutamiseksi.

Katia Bertoldi on yksi tutkimuksen vanhemmista tekijöistä ja William ja Ami Kuan Danoffin apulaisprofessori soveltavasta mekaniikasta SEAS:ssa.

“Tutkimuksemme tulokset tarjoavat uusia näkemyksiä seuraavan sukupolven pehmeiden robottiaktuaattorien luomiseen objekteja, joilla on erilaiset muodot, ja myös edistävät ymmärrystämme oktusen haarojen kulman vaihtelun toiminnallista merkitystä”, sanoi Bertoldi.