Ingeniører trekker på naturen for å utvikle myk robotgrep

Ingeniører fra University of Georgia har fulgt den stadig økende trenden med å trekke på naturen for å utvikle robotikk. Mens det ofte er dyreegenskaper i naturen, som for eksempel blæksprutearmer, var dette tilfelle hvor teamet så på bønner for å utvikle en myk robotgrep.

De mest inspirerende egenskapene til bønnene og andre tvinnende planter for forskerne, var deres berøringsfølsomme skudd, som brukes til å omringe støtter. Robotten utviklet av UGA-teamet kan oppføre seg på en lignende måte, fast og forsiktig grep objekter ned til en diameter på bare én millimeter.

Mable Fok er en assosiert professor og studiens hovedforfatter.

“Vi hadde prøvd forskjellige design, men vi var ikke fornøyde med resultatene, så jeg husket bønnene jeg dyrket i vår hage for noen år siden,” sa Fok. “Denne planten kan holde fast på andre planter eller tau så sterkt. Så, jeg gjorde noen forskning på tvinnende planter og tenkte at det var et godt design fra naturen for oss å utforske.”

Den nye studien ble publisert i tidsskriftet Optics Express.

Teamet inkluderte også Mei Yang og Ning Liu, Ph.D-kandidater i ingeniørvitenskap; Liam Paul Cooper, som er en bachelorstudert i datatsystemer; og Xianqiao Wang, assosiert professor på ingeniørhøyskolen. 

“Vår robots tvinnende handling krever bare en enkelt pneumatiske kontroll, som forenkler betydelig dens drift ved å eliminere behovet for kompleks koordinering mellom flere pneumatiske kontroller,” fortsatte Fok. “Ettersom vi bruker en unik tvinnende bevegelse, fungerer den myke robotgreppe godt i begrensede områder og trenger bare et lite operasjonsområde.”

Den robotiske enheten

En annen unik egenskap ved UGA-enheten er en innbygd sensor som gir kritisk sanntids tilbakemelding, som setter den foran andre roboter på markedet.

“Vi har innbygd en fiber-optisk sensor i midten av robotens elastiske rygg som kan sanse tvinningsvinkelen, de fysiske parameterne til målet og eventuelle ytre forstyrrelser som kan føre til at målet kommer løs,” sa Fok.

Den myke robotgreppe er litt over tre tommer lang, og den er konstruert av silikon. Forskerne tror den kunne bli brukt i sektorer som landbruk, medisin og forskning. Spesifikke anvendelser inkluderer emballasje av landbruksprodukter som planter som er ømfintlige, kirurgisk robotikk og håndtering av forskningsprøver i glassrør.

Studien demonstrerte effektiviteten til den myke robotgreppe når den grep objekter som blyanter og pensler. Den kunne fungere med et objekt så lite som en tynn tråd på en rett paperclip. Foruten å være effektiv, har enheten utmerket gjentakelse, høy tvinningsnøyaktighet og presis ekstern forstyrrelsesdeteksjon.

Teamet vil nå jobbe med å forbedre den automatiske tilbakemeldingskontrollen, som fiber-optisk sensorlesninger vil gi innsikt i. De vil også se på å miniaturisere designet, gjøre det mer anvendbart som en biomedisinsk enhet.

“Denne tvinnende myke roboten med dens innbygde fiber-optiske sensor danner en byggestein for en mer omfattende myk robot. Å ha en enklere design og kontroll er definitivt en fordel,” sa Fok.