Noua Lege a Fizicii Descoperită Urmează să Aibă un Impact Semnificativ asupra Roboticii

Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord au descoperit o nouă lege a fizicii care ar trebui să aibă implicații majore pentru domeniul tehnologiilor robotice. Noua lege ajută la rezolvarea unor dintre problemele legate de strângerea unui robot, care este de obicei folosită în multe domenii diferite. Acești roboți se confruntă cu dificultăți în a ține cont de frecarea care are loc atunci când prind obiecte, în special în medii umede.

Lilian Hsiao este profesor asistent de inginerie chimică și biochimică la Universitatea de Stat din Carolina de Nord și autor corespondent al articolului. Noua principiu a fost dezvoltată de Hsiao și studentul absolvent Yunhu Peng, care este autorul principal.

“Lucrarea noastră de aici deschide ușa pentru crearea unor dispozitive haptice și robotice mai fiabile și funcționale în aplicații precum telesurgery și fabricație,” spune Hsiao.

Frecarea EHL

Problema majoră în acest domeniu este frecarea elastohidrodinamică (EHL). Frecarea EHL are loc atunci când două suprafețe solide vin în contact cu un strat subțire de fluid care se află între ele. Acest lucru se întâmplă adesea atunci când două degete sunt frecate una de alta, caz în care fluidul este stratul subțire de ulei care se formează în mod natural.

Frecarea EHL poate apărea și atunci când o gheară robotică ridică un obiect acoperit cu ulei sau un dispozitiv chirurgical care este utilizat în interiorul corpului. Frecarea este ceea ce ne permite să prindem și să ținem lucruri fără să le lăsăm să cadă.

“Înțelegerea frecării este intuitivă pentru oameni – chiar și atunci când manipulăm vase murdare,” spune Hsiao. “Dar este extrem de dificil să se țină cont de frecarea EHL atunci când se dezvoltă materiale care controlează capacitățile de prindere ale roboților.”

Inginerii au nevoie de un cadru care poate fi aplicat în mod uniform pentru diferite modele, materiale și condiții de funcționare dinamice, dacă doresc să controleze frecarea EHL într-o anumită măsură.

“Această lege poate fi utilizată pentru a ține cont de frecarea EHL și poate fi aplicată la multe sisteme moi – atâta timp cât suprafețele obiectelor sunt modelate,” spune Hsiao.

Modelele de suprafață includ suprafețele ușor ridicate de la vârful degetelor noastre sau canelurile prezente pe suprafața unui instrument robotic.

Noua principiu se bazează pe patru ecuații pentru a ține cont de toate forțele fizice prezente în frecarea EHL. Echipa de cercetare a demonstrat trei sisteme, incluzând degete umane, un vârf de deget robotic inspirat de biologie și un instrument tribo-reometric, care poate măsura forțele de frecare.

“Aceste rezultate sunt foarte utile în mâinile robotice care au controale mai nuanțate pentru manipularea proceselor de fabricație,” spune Hsiao. “Și are aplicații evidente în domeniul telesurgery, în care chirurgii controlează în mod remote dispozitive robotice pentru a efectua proceduri chirurgicale. Considerăm acest lucru ca o avansare fundamentală pentru înțelegerea atingerii și controlul atingerii în sistemele sintetice.”