Forskere utvikler blød robotarm inspirert av blekksprut

Forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Beihang University har utviklet en blød robotarm basert på en blekksprut. Den kan gripe, flytte og manipulere en rekke forskjellige objekter med sin fleksible og tappede design. Robotarmen består av sugkopper som hjelper den å få et fastere grep når den griper objekter av forskjellige former, størrelser og teksturer. 

Den nye utviklingen er et annet eksempel på robotikk som er basert på naturen. Hos en blekksprut er to tredeler av nervecellene plassert i armene, noe som gjør hver enkelt arm uavhengig. Armene til en blekksprut er i stand til å løse knuter, åpne barnesikrede flasker og omringe byttedyr av forskjellige former og størrelser. En av de mest imponerende aspektene ved armene er sugene, som kan danne sterke forseglingsflater på ru overflater under vann. 

August Domel er en nylig Ph.D.-kandidat fra Harvard og med-forfatter av artikkelen. 

“De fleste tidligere studier om blekksprut-inspirerte roboter har fokusert på å etterligne sug eller bevegelsen til armen, men ikke begge”, sa Domel. “Vår forskning er den første som kvantifiserer tapp-vinklene til armene og de kombinerede funksjonene til bøyning og sug, noe som gjør at en enkelt liten griper kan brukes for en rekke objekter som ellers ville kreve bruk av flere gripere.”

Forskningen ble publisert i Soft Robotics. 

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

Det første steget som forskerne tok, var å studere tapp-vinkelen til ekte blekksprut- armer. De fant deretter ut hvilken design som ville være best for en blød robot til å bøye og gripe objekter. Teamet studerte layouten og strukturen til sugene og fant en måte å inkorporere dem i den nye designen. 

Zhexin Xie er med-forfatter og en Ph.D.-student ved Beihang University. Han er med-opfinder av Festo Tentacle Gripper. Det er den første fullt integrerte implementeringen av sin type i en kommersiell prototype.

“Vi etterlignet den generelle strukturen og distribusjonen av disse sugene for våre bløde aktuatorer”, sa Xie. “Selv om vår design er mye enklere enn sin biologiske motpart, kan disse vakuum-baserte biologisk-inspirerte sugene feste seg til nesten ethvert objekt.”

Den bløde robotarmen styres av forskerne med to ventiler. En ventil brukes for å applikere trykk for å bøye armen, og den andre er for et vakuum som aktiverer sugene. Forskerne kan endre trykket og vakuummet for å få armen til å feste seg til et objekt, omringe det og slippe det. 

Enheten ble testet med hell av forskerne på en rekke forskjellige objekter, inkludert tynne plastark, kaffekopper, prøverør, egg og levende krabber. På grunn av den tappede designen, kunne den bløde robotarmen operere innenfor begrensede rom for å hente objekter.

Katia Bertoldi er med-senior-forfatter av studien og William og Ami Kuan Danoff Professor i anvendt mekanikk og SEAS. 

“Resultatene fra vår studie gir ikke bare nye innsikter i skapelsen av neste generasjons bløde robotaktuatorer for å gripe en rekke morfologisk forskjellige objekter, men bidrar også til vår forståelse av den funksjonelle betydningen av arm-tapp-vinkel-variabilitet over blekksprut-arter”, sa Bertoldi.