Inżynierowie zaprojektowali rękę humanoidną do chwytania delikatnych obiektów

Zespół inżynierów z Uniwersytetu Stanowego Michigan zaprojektował i opracował rękę humanoidną, która jest znacznie lepsza w wykonywaniu delikatnych zadań w porównaniu z tradycyjnymi. Nowa ręka robota może obsługiwać obiekty, które są kruche, lekkie i nieregularnie kształtne.

Roboty w środowisku przemysłowym

Środowisko przemysłowe jest jednym z obszarów, które są najbardziej dotknięte przez rozwój robotyki, ponieważ technologia ta jest często wykorzystywana do powtarzalnego chwytania i kontroli obiektów.

Obszar robota, w którym znajduje się ręka ludzka, nazywany jest efektorem końcowym lub chwytakiem, i to było celem nowych badań, które zostały opublikowane w Soft Robotics i nosi tytuł „Miękkie ręce humanoidowe z dużą siłą chwytu umożliwioną przez giętkie hybrydowe aktuary pneumatyczne.”

Changyong Cao był głównym autorem i jest dyrektorem Laboratorium Maszyn i Elektroniki Miękkiej na MSU. Cao jest również asystentem profesora w dziedzinie Pakowania, Inżynierii Mechanicznej i Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej.

„Nowy projekt ręki humanoidnej jest miękkim i twardym chwytakiem. Może wygenerować większą siłę chwytu niż tradycyjna czysto miękka ręka, i jednocześnie być bardziej stabilny dla dokładnej manipulacji niż inne odpowiedniki używane do cięższych obiektów,” powiedział Cao.

Chwytaki miękkie

Chwytaki miękkie są zwykle wykorzystywane, gdy obiekt jest kruchy, lekki i nieregularnie kształtny. Jednak mają one wiele wad, w tym ostre powierzchnie, słabą stabilność chwytu, gdy są celowane niezrównoważone obciążenia, i słabszą siłę chwytu dla ciężkich obciążeń.

Cao i jego zespół spojrzeli na interakcje człowieka ze środowiskiem, w tym zbieranie owoców i wrażliwą opiekę medyczną, przy projektowaniu nowej ręki humanoidnej. Stwierdzili, że większość systemów chwytu nie jest skuteczna w obszarach, w których są one najbardziej potrzebne, takich jak zadania, które wymagają pewnej interakcji z kruchymi obiektami.

Zgodnie z zespołem, prototyp wykazał responsywny, szybki i lekki chwytak, który mógł wykonywać różne zadania.

Różne palce na miękkiej ręce humanoidnej są wykonane z giętkiego hybrydowego aktuatora pneumatycznego, również zwanego FHPA, a ich zgięcie jest kontrolowane przez sprężone powietrze. Proces ten powoduje, że każdy palec może być kontrolowany niezależnie od innych.

“Tradycyjne sztywne chwytaki do zastosowań przemysłowych są zwykle wykonane z prostych, ale niezawodnych struktur sztywnych, które pomagają w generowaniu dużych sił, wysokiej dokładności i powtarzalności,” powiedział Cao. “Proponowana miękka ręka humanoidna wykazała doskonałą adaptacyjność i kompatybilność w chwytaniu złożonych i kruchych obiektów, jednocześnie utrzymując wysoki poziom sztywności do wywierania silnych sił chwytu w celu podnoszenia ciężkich obciążeń.”

FHPA

FHPA składa się z twardych i miękkich składników.

“Połączają one zalety zniekształcalności, adaptacyjności i zgodności miękkich chwytaków, jednocześnie utrzymując dużą siłę wyjściową pochodzącą z sztywności aktuatora,” powiedział Cao.

Zgodnie z Cao, nowo opracowana ręka humanoidna mogłaby być wykorzystana w zadaniach takich jak zbieranie owoców, automatyczne pakowanie, opieka medyczna i robotyka chirurgiczna.

Zespół będzie teraz starał się połączyć pracę z poprzednimi opracowaniami Cao, które obejmują „inteligentne” chwytaki. Chcą również zintegrować drukowane sensory w materiale chwytającym i połączyć hybrydowy chwytak z modelami „miękkich ramion”, co doprowadziłoby do bardziej dokładnego odwzorowania ludzkich działań wśród robotów.