Forskere utvikler bløt robotarm inspirert av blæksprut

Forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Beihang University har utviklet en bløt robotarm basert på en blæksprut. 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 roboter som er basert på naturen. Hos en blæksprut er to tredeler av nervecellene plassert i armene, noe som gjør hver enkelt arm uavhengig. Armene til en blæksprut 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 forseglinger på ru overflater under vann. 

August Domel er en nylig ph.d.-kandidat ved Harvard og med-forfatter av artikkelen. 

“De fleste tidligere studier om blæksprut-inspirerte roboter har fokusert på å etterligne sug eller bevegelsen til armen, men ikke begge deler,” sa Domel. “Vår forskning er den første som kvantifiserer tapp-vinklene til armene og de kombinerte funksjonene til bøyning og sug, noe som gjør det mulig for en enkelt liten griper å 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 blæksprut- armer. De fant deretter ut hvilken design som ville være best for en bløt 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 ph.d.-student ved Beihang University. Han er med-oppfinner av Festo Tentacle Gripper. Det er den første fullt integrerte implementeringen av sitt slag i en kommersiell prototype.

“Vi etterlignet den generelle strukturen og distribusjonen av disse sugene for våre bløte aktuatorer,” sa Xie. “Selv om vårt design er mye enklere enn det biologiske motstykket, kan disse vakuum-baserte biometriske sugene feste seg til nesten ethvert objekt.”

Den bløte robotarmen styres av forskerne med to ventiler. En ventil brukes til 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 med hell testet av forskerne på en rekke forskjellige objekter, inkludert tynne plastark, kaffekopper, prøverør, egg og levende krabber. Takket være den tappede designen, kunne den bløte robotarmen operere i begrensede rom for å hente objekter.

Katia Bertoldi er med-seniorforfatter av studien og William og Ami Kuan Danoff Professor of Applied Mechanics og SEAS. 

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