Naukowcy opracowują miękkie ramię robota inspirowane ośmiornicą

Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) i Uniwersytetu Beihang opracowali miękkie ramię robota oparte na ośmiornicy. Dzięki swojej elastycznej i zwężającej się konstrukcji może chwytać, przesuwać i manipulować wieloma różnymi obiektami. Ramię robota składa się z przyssawek, które pomagają mu pewniej chwycić przedmioty o różnych kształtach, rozmiarach i fakturze. 

Nowe rozwiązanie jest kolejnym przykładem robotyki opartej na naturze. U ośmiornicy dwie trzecie neuronów znajduje się w jej ramionach, dzięki czemu każdy z nich jest niezależny. Ramiona ośmiornicy potrafią rozwiązywać węzły, otwierać butelki zabezpieczone przed dziećmi i owijać ofiarę o różnych kształtach i rozmiarach. Jednym z najbardziej imponujących aspektów ramion są przyssawki, które mogą tworzyć mocne uszczelnienia na nierównych powierzchniach pod wodą. 

August Domel niedawno uzyskał stopień doktora. absolwent Harvardu i współautor artykułu. 

„Większość wcześniejszych badań nad robotami inspirowanymi ośmiornicami skupiała się albo na naśladowaniu ssania, albo ruchu ramienia, ale nie na obu jednocześnie” – powiedział Domel. „Nasze badania jako pierwsze pozwoliły określić ilościowo zwężające się kąty ramion oraz połączone funkcje zginania i ssania, co pozwala na użycie jednego małego chwytaka do szerokiego zakresu obiektów, które w przeciwnym razie wymagałyby użycia wielu chwytaków”.

Badanie zostało opublikowane w Miękka robotyka. 

Pierwszym krokiem podjętym przez naukowców było zbadanie zwężającego się kąta ramion prawdziwej ośmiornicy. Następnie ustalili, który projekt będzie najlepszy dla miękkiego robota do zginania i chwytania przedmiotów. Zespół przestudiował układ i strukturę przyssawek i znalazł sposób na włączenie ich do nowego projektu. 

Zhexin Xie jest współpierwszym autorem i doktorem. student Uniwersytetu Beihang. Jest współtwórcą chwytaka Festo Tentacle Gripper. Jest to pierwsza w pełni zintegrowana realizacja tego typu w komercyjnym prototypie.

„W przypadku naszych miękkich siłowników naśladowaliśmy ogólną strukturę i rozmieszczenie tych przyssawek” – powiedział Xie. „Chociaż nasz projekt jest znacznie prostszy niż jego biologiczny odpowiednik, te biomimetyczne przyssawki oparte na próżni mogą przyczepić się do niemal każdego obiektu”.

Miękkie ramię robota jest kontrolowane przez badaczy za pomocą dwóch zaworów. Jeden zawór służy do wywierania ciśnienia w celu zgięcia ramienia, a drugi do wytwarzania podciśnienia, które włącza przyssawki. Naukowcy mogą zmieniać ciśnienie i podciśnienie, aby ramię przyczepiło się do przedmiotu, owinęło go i zwolniło. 

Urządzenie zostało pomyślnie przetestowane przez badaczy na różnych obiektach, w tym na cienkich plastikowych arkuszach, kubkach do kawy, probówkach, jajach i żywych krabach. Dzięki zwężającej się konstrukcji miękkie ramię robota mogło działać w ograniczonych przestrzeniach w celu odzyskiwania przedmiotów.

Katia Bertoldi jest współautorką badania oraz profesorem mechaniki stosowanej i SEAS Williama i Ami Kuan Danoff. 

„Wyniki naszego badania nie tylko dostarczają nowych informacji na temat tworzenia nowej generacji miękkich robotycznych siłowników do chwytania szerokiej gamy zróżnicowanych morfologicznie obiektów, ale także przyczyniają się do zrozumienia funkcjonalnego znaczenia zmienności kąta zbieżności ramion u różnych gatunków ośmiornic, – powiedział Bertoldi.