Nowo Odkryty Prawo Fizyki Ma Zasadniczy Wpływ Na Robotykę

Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Karolina Północnej odkryli nowe prawo fizyki, które powinno mieć znaczące konsekwencje dla dziedziny technologii robotycznych. Nowe prawo pomaga rozwiązać niektóre problemy związane z chwytem robota, który jest zwykle wykorzystywany w wielu różnych dziedzinach. Te roboty mają trudności z uwzględnieniem tarcia, które występuje podczas chwytania obiektów, szczególnie w wilgotnym środowisku.

Lilian Hsiao jest adiunktem na wydziale inżynierii chemicznej i biochemicznej na Uniwersytecie Stanu Karolina Północnej i odpowiada za artykuł. Nowy principle został opracowany przez Hsiao i studenta magisterskiego Yunhu Peng, który jest pierwszym autorem.

“Nasza praca otwiera drzwi do tworzenia bardziej niezawodnych i funkcjonalnych urządzeń hapticzych i robotycznych w aplikacjach takich jak telesurgery i produkcja,” mówi Hsiao.

Tarcie EHL

Głównym problemem w tej dziedzinie jest tarcie elastohydrodynamiczne (EHL). Tarcie EHL występuje, gdy dwie powierzchnie stałe mają kontakt z cienką warstwą płynu pomiędzy nimi. Często występuje to, gdy dwie palce są potarte razem, a w tym przypadku płynem jest cienka warstwa naturalnie występującego oleju.

Tarcie EHL może również wystąpić, gdy chwyt robota unosi obiekt pokryty olejem lub urządzenie chirurgiczne, które jest używane wewnątrz ciała. Tarcie pozwala nam trzymać i nie upuszczać przedmiotów.

“Zrozumienie tarcia jest intuicyjne dla ludzi – nawet gdy obsługujemy myjące naczynia,” mówi Hsiao. “Ale jest to非常 trudne do uwzględnienia tarcia EHL przy tworzeniu materiałów, które kontrolują możliwości chwytu w robotach.”

Inżynierowie potrzebują ramy, które mogą być stosowane jednolicie do różnych wzorów, materiałów i dynamicznych warunków operacyjnych, jeśli chcą kontrolować tarcie EHL w pewnym stopniu.

“To prawo może być użyte do uwzględnienia tarcia EHL i może być stosowane do wielu różnych systemów miękkich – o ile powierzchnie obiektów są wzorcowane,” mówi Hsiao.

Wzory powierzchni obejmują lekko podniesione powierzchnie na końcach palców lub rowki, które są obecne na powierzchni narzędzia robota.

Nowy principle opiera się na czterech równaniach, które uwzględniają wszystkie siły fizyczne obecne w tarciu EHL. Zespół badawczy zademonstrował trzy systemy, w tym palce ludzkie, bio-inspirowany palec robota i narzędzie tribo-rheometryczne, które może mierzyć siły tarcia.

“Te wyniki są bardzo użyteczne w rękach robotów, które mają bardziej nuansowane kontrolowanie procesów produkcyjnych,” mówi Hsiao. “I ma oczywiste zastosowania w dziedzinie telesurgery, w której chirurdzy zdalnie kontrolują urządzenia robotyczne, aby wykonać procedury chirurgiczne. Uważamy to za fundamentalny postęp w zrozumieniu dotyku i kontroli dotyku w systemach syntetycznych.”