Tutkijat kehittivät oktamuksen innoittaman pehmeän robottihaaran

Harvardin John A. Paulsonin insinööritieteellisessä ja soveltavassa tieteellisessä tiedekunnassa (SEAS) ja Beihangin yliopistossa työskentelevät tutkijat ovat kehittäneet oktamuksen innoittaman pehmeän robottihaaran. Se pystyy tarttumaan, liikuttamaan ja muokkaamaan erilaisia objekteja joustavalla ja kapenevalla suunnittelullaan. Robottihaara koostuu imukytkimistä, jotka auttavat sitä saamaan vakaamman otteen eri muotoisilla, kokoisilla ja tekstuurisilla objekteilla.

Uusi kehitys on yksi esimerkki luonnon innoittamista roboteista. Oktamuksessa kaksi kolmasosaa hermosoluista sijaitsee sen haaroissa, mikä tekee kunkin haaran itsenäiseksi. Oktamuksen haarat pystyvät avaamaan solmukkeita, avaamaan lasten turvallisia pulloja ja kietomaan ympärilleen eri muotoisia ja kokoisia saaliita. Yksi haarojen vaikuttavimmista piirteistä on imukuppia, jotka voivat muodostaa vahvat sinetit karkeille pinnoille vedessä.

August Domel on vastavalmistunut tohtorikoulutuksen suorittanut Harvardin yliopistosta ja yksi tutkimuksen ensisijaisista tekijöistä.

“Useimmat aiemmat oktamuksen innoittamien robotien tutkimukset keskittyivät joko imemisen tai haaran liikkeen jäljittelyyn, mutta ei molempiin”, sanoi Domel. “Meidän tutkimuksemme on ensimmäinen, joka on määrittänyt haarojen kapenevat kulmat ja taipumisen ja imemisen yhdistettyjä toimintoja, mikä mahdollistaa yhden pienen otteen käytön laajalle valikoimalle objekteja, joita muuten tarvittaisiin useita otteita.”

Tutkimus julkaistiin Soft Robotics -julkaisussa.

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

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

Zhexin Xie on yksi tutkimuksen ensisijaisista tekijöistä ja tohtorikoulutuksen opiskelija Beihangin yliopistossa. Hän on yksi Festo Tentacle Gripperin keksijöistä. Se on ensimmäinen täysin integroitu toteutus kaupallisessa prototyypissä.

“Me jäljittelimme yleistä rakennetta ja jakoa näille imukytkimille meidän pehmeissä toimijoissamme”, sanoi Xie. “Vaikka meidän suunnittelumme on paljon yksinkertaisempi kuin sen biologinen vastine, nämä ilman pohjaiset biomimeettiset imukytkimet voivat kiinnittyä melkein mihin tahansa objektiin.”

Pehmeä robottihaara ohjataan tutkijoiden toimesta kahdella venttiilillä. Yksi venttiili käytetään paineen soveltamiseen haaran taipumiseen, ja toinen on imukytkimien käyttöön. Tutkijat voivat muuttaa painetta ja imukytkintä, jotta haara voisi kiinnittyä objektiin, kietoutua ympärille ja vapauttaa sen.

Laite testattiin onnistuneesti tutkijoiden toimesta erilaisilla objekteilla, mukaan lukien ohuet muovilevyt, kahvimukit, koetube, munat ja elävät taskuravut. Kapenevan suunnittelun ansiosta pehmeä robottihaara pystyi toimimaan ahtaisissa tiloissa objektiensa noutamiseksi.

Katia Bertoldi on yksi tutkimuksen vanhemmista tekijöistä ja Williamin ja Ami Kuan Danoffin professori sovelletusta mekaniikasta SEAS:ssa.

“Tutkimuksemme tulokset tarjoavat uusia näkemyksiä seuraavan sukupolven pehmeiden robottiaktuaattorien luomiseen, joilla voidaan tarttua laajaan valikoimaan morfologisesti monimuotoisiin objekteihin, ja myös edistävät ymmärrystämme oktamuksien haarojen kapenevan kulman merkitystä eri oktamuksilajeissa”, sanoi Bertoldi.