Verkfræðingar nýta náttúruna til að þróa mjúkan vélfæragrip

Verkfræðingar frá háskólanum í Georgíu hafa fylgt því sívaxandi mynstur að byggja á náttúrunni til að þróa vélfærafræði. Þó að það séu oft dýraeiginleikar í náttúrunni eins og kolkrabbahandleggi, var þetta tilvik fólgið í því að liðið leitaði að stangarbaunum til að þróa mjúkan vélfæragrip.

Það sem mest hvetjandi einkenni stangarbaunanna og annarra vinabæjarplantna fyrir rannsakendur voru snertinæmir sprotar þeirra, sem eru notaðir til að vefja utan um stoðir. Vélmennið sem UGA-teymið hefur þróað getur hagað sér á svipaðan hátt, gripið fast en varlega í hluti allt niður í einn millimetra í þvermál.

Mable Fok er dósent og aðalhöfundur rannsóknarinnar.

„Við höfðum prófað mismunandi hönnun en við vorum ekki ánægð með árangurinn, þá rifjaði ég upp stangarbaunirnar sem ég ræktaði í garðinum okkar fyrir nokkrum árum,“ sagði Fok. „Þessi planta getur haldið svo þétt um aðrar plöntur eða reipi. Svo ég gerði nokkrar rannsóknir á tvinnaplöntum og fannst þetta góð hönnun frá náttúrunni fyrir okkur að skoða.“

Nýja rannsóknin var birt í tímaritinu Optics Express.

Í teyminu voru einnig Mei Yang og Ning Liu, Ph.D kandídatar í verkfræði; Liam Paul Cooper, sem er grunnnám í tölvukerfaverkfræði; og Xianqiao Wang, dósent við verkfræðiháskólann. 

„Tvinnaðgerð vélmennisins okkar krefst aðeins einnar loftstýringar, sem einfaldar rekstur þess mjög með því að útiloka þörfina fyrir flókna samhæfingu milli margra loftstýringa,“ hélt Fok áfram. „Þar sem við notum einstaka tvinnahreyfingu virkar mjúki vélfæragripurinn vel á lokuðum svæðum og þarf aðeins lítið rými.

Vélfæratækið

Annar einstakur þáttur UGA tækisins er innbyggður skynjari sem veitir mikilvæga rauntíma endurgjöf, sem setur það framar öðrum vélfærafræði á markaðnum.

„Við höfum innbyggt ljósleiðaraskynjara í miðjum teygjanlegum hrygg vélmennisins sem getur skynjað tvinnahornið, eðlisfræðilegar breytur skotmarksins og allar utanaðkomandi truflanir sem gætu valdið því að skotmarkið losnar,“ sagði Fok.

Mjúki vélfæragripurinn er aðeins yfir þrjár tommur á lengd og hann er smíðaður úr sílikoni. Rannsakendur telja að það gæti verið beitt í geirum eins og landbúnaði, læknisfræði og rannsóknum. Sértæk forrit fela í sér pökkun landbúnaðarafurða eins og plöntur sem eru viðkvæmar, skurðaðgerð vélfærafræði og meðhöndlun rannsóknarsýnis í glerrörum.

Rannsóknin sýndi fram á virkni mjúka vélfæragriparans þegar hann grípur hluti eins og blýanta og málningarpensla. Það var hægt að vinna með smá hlut eins og þunnan vír á rétta bréfaklemmu. Auk þess að vera áhrifaríkt hefur tækið framúrskarandi endurtekningarnákvæmni, mikla tvíbura nákvæmni og nákvæma greiningu á ytri truflunum.

Teymið mun nú vinna að því að bæta sjálfvirka endurgjöfarstýringu, sem ljósleiðaramælingar munu veita innsýn í. Þeir munu einnig leitast við að smækka hönnunina, sem gerir hana meira viðeigandi sem lífeindafræðilegt tæki.

„Þetta tvinnaða mjúka vélmenni með innbyggðum ljósleiðaraskynjara myndar byggingareiningu fyrir yfirgripsmeira mjúka vélmenni. Það er vissulega kostur að hafa einfaldari hönnun og stjórn,“ sagði Fok.