Робототехника
Ученые создали легких роботов, вдохновленных суставами пауков
Ученые из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка в Германии и Университета Колорадо в Боулдере в США разработали новых легких роботов, используя принципы работы суставов пауков.
Исследование под названием «Электрогидравлические приводы на основе паука для быстрых и плавных соединений» была опубликована в Advanced Science.
Пауки часто служат источником вдохновения в области робототехники, тем более что при охоте за добычей они двигают конечностями посредством гидравлических исполнительных механизмов, что ученые пытаются реализовать в роботах.
Используя эти принципы, команда ученых смогла управлять шарнирными роботами без каких-либо громоздких компонентов и разъемов, что помогает избежать их утяжеления и повышает портативность и скорость.
Из-за легких простых конструкций, используемых в его конструкции, робот может прыгать в 10 раз больше своей высоты.
Суставы СЭС
Ученые полагались на вдохновленные Spider электрогидравлические соединения с мягким приводом, или соединения SES, для достижения высокой производительности роботов. Суставы можно настраивать по-разному, даже вне арахно-бота.
В исследовательской работе подробно описывается двунаправленный сустав, многосегментный протез и трехпалый захват, который можно использовать для захвата и захвата предметов. Все различные творения имеют схожие черты. Они легкие, простые и обладают высокой производительностью, а это означает, что они полезны для роботизированных систем, требующих быстрого перемещения и взаимодействия с различными средами.
Суставы СЭС были основаны на ХАЗЕЛЬ технология, ранее изобретенная командой для наращивания искусственной мускулатуры. Суставы SES имитируют механизм экзоскелета, который имеет как жесткие, так и более мягкие элементы, подобно тому, как паук вытягивает ноги за счет гидравлических сил.
Разработка роботов, вдохновленных пауками
Ученые впервые создали гибкий мешок из тонких пластиковых пленок, заполненных жидким диэлектриком. Затем по обеим сторонам мешочка помещали электроды, а карманы служили в качестве приводов, а гидравлическая энергия генерировалась за счет электростатических сил.
Мешочек соединен с поворотным соединением, и когда между электродами подается высокое напряжение, жидкий диэлектрик смещается внутри мешочка, и соединение изгибается. Суставы SES могут вращаться до 70 градусов, что приводит к высоким крутящим моментам, и они могут очень легко вернуться в исходное положение.
Кристоф Кеплингер — директор отдела робототехнических материалов Института интеллектуальных систем им. Макса Планка.
«Соединения SES очень просты и легки, так как в них нет периферийных компонентов, которые утяжеляют робота», — говорит Кеплингер. «Многие приложения для мягких роботов требуют универсальных приводов. Эти паукообразные соединения обеспечивают высокую функциональность и потребляют мало энергии, их легко и дешево изготовить — пластик, который мы используем, предназначен для упаковки пищевых продуктов, — и их производство легко масштабируется. Все эти качества имеют решающее значение для конструкции роботов, которые могут двигаться по-разному и манипулировать различными объектами, не ломая их».
Ученые продемонстрировали универсальность суставов SES с помощью трехпальцевого захвата. Если бы захват опирался на мышечную структуру, ему бы мешали при попытке захватить объект. Но с соединениями SES в качестве шарниров требуется гораздо меньше места.
Николас Келларис — первый автор статьи.
«Исследование выделяется тем, что мы можем использовать самые разные материалы, даже пластик, используемый для изготовления пакетов для чипсов, для создания пакетов», — говорит Келларис. «Таким образом, мы можем реализовать SES в самых разных геометриях со специально настроенными характеристиками срабатывания».
Филипп Ротемунд — второй автор публикации.
«Конечная цель нашего исследования заключалась не в том, чтобы создать робота-паука», — добавляет Ротемунд. «Мы хотели разработать современное активное соединение, которое можно было бы установить в роботе любого типа».
