Ingineri care se inspiră din natură pentru a dezvolta un dispozitiv robotic moale de prindere

Inginerii de la Universitatea din Georgia au urmat modelul în creștere de a se inspira din natură pentru a dezvolta robotică. În timp ce de obicei se inspiră din caracteristicile animalelor din natură, cum ar fi brațele octopodului, în acest caz, echipa a căutat să se inspire din fasolea de polei pentru a dezvolta un dispozitiv robotic moale de prindere.

Caracteristicile cel mai mult inspiraționale ale fasolei de polei și ale altor plante care se împletesc pentru cercetători au fost lăstarii lor sensibili la atingere, care sunt folosiți pentru a se împleti în jurul suporturilor. Robotul dezvoltat de echipa UGA poate comporta într-un mod similar, prinzând ferm, dar delicat, obiecte de până la un milimetru în diametru.

Mable Fok este profesor asociat și autorul principal al studiului.

“Am încercat diferite proiecte, dar nu am fost mulțumiți de rezultate, apoi mi-am amintit de fasolea de polei pe care am crescut-o în grădina noastră cu câțiva ani în urmă”, a spus Fok. “Această plantă poate ține strâns de alte plante sau de frânghie. Așa că, am făcut o cercetare despre plantele care se împletesc și am considerat că este un proiect bun din natură pentru a-l explora.”

Noul studiu a fost publicat în revista Optics Express.

Echipa a inclus, de asemenea, Mei Yang și Ning Liu, candidați doctoranzi în inginerie; Liam Paul Cooper, care este student în sistemul de inginerie computerizată; și Xianqiao Wang, profesor asociat la Facultatea de Inginerie. 

“Robotul nostru are o acțiune de împletire care necesită doar un singur control pneumatic, ceea ce simplifică foarte mult funcționarea lui, eliminând nevoia de coordonare complexă între multiple controale pneumatice”, a continuat Fok. “Deoarece folosim o mișcare de împletire unică, dispozitivul robotic moale de prindere funcționează bine în spații închise și are nevoie doar de un spațiu de funcționare mic.”

Dispozitivul Robotic

Un alt aspect unic al dispozitivului UGA este un senzor încorporat care oferă feedback critic în timp real, ceea ce îl plasează înaintea altor roboți de pe piață.

“Am încorporat un senzor optic în mijlocul coloanei vertebrale elastice a robotului, care poate simți unghiul de împletire, parametrii fizici ai țintei și orice perturbări externe care ar putea determina ținta să se desprindă”, a spus Fok.

Dispozitivul robotic moale de prindere este puțin peste trei inch lungime și este construit din silicon. Cercetătorii cred că ar putea fi aplicat în sectoare cum ar fi agricultură, medicină și cercetare. Aplicări specifice includ ambalarea produselor agricole, cum ar fi plante delicate, robotică chirurgicală și manipularea probelor de cercetare în tuburi de sticlă.

Studiul a demonstrat eficacitatea dispozitivului robotic moale de prindere atunci când prinde obiecte cum ar fi creioane și pensule. A fost capabil să funcționeze cu un obiect atât de mic ca un fir subțire pe o agrafă dreaptă. Pe lângă faptul că este eficient, dispozitivul are o repeatabilitate excelentă, o acuratețe ridicată a împletirii și o detectare precisă a perturbărilor externe.

Echipa va lucra acum la îmbunătățirea controlului automat al feedback-ului, pe care îl vor furniza citirile senzorului optic. De asemenea, vor căuta să miniaturizeze proiectul, făcându-l mai aplicabil ca dispozitiv biomedical.

“Acest robot moale de prindere cu senzorul său încorporat optic formează o piatră de temelie pentru un robot moale mai cuprinzător. Având un proiect mai simplu și un control mai simplu este, într-adevăr, un avantaj”, a spus Fok.