Инженеры разработали гуманоидную руку для захвата хрупких объектов

Команда инженеров из Университета штата Мичиган разработала и создала гуманоидную руку, которая намного лучше выполняет деликатные задачи по сравнению с традиционно используемыми. Новая роботизированная рука может обращаться с объектами, которые хрупкие, легкие и имеют неправильную форму.

Роботы в промышленной среде

Промышленная среда является одной из областей, наиболее пострадавших от разработок в области робототехники, поскольку технология часто используется для повторяющегося захвата и контроля объектов.

Область робота, где находится человеческая рука, называется конечным эффектором или захватом, и именно на этом было сосредоточено новое исследование, опубликованное в Soft Robotics и озаглавленное “Мягкие гуманоидные руки с большой захватывающей силой, обеспечиваемой гибридными пневматическими актуаторами”.

Чанъёнг Цао был ведущим автором и является директором Лаборатории мягких машин и электроники в MSU. Цао также является помощником профессора в области упаковки, механической инженерии и электрической и компьютерной инженерии.

“Новый дизайн гуманоидной руки представляет собой мягкий-твердый гибкий захват. Он может генерировать большую захватывающую силу, чем традиционная чисто мягкая рука, и одновременно быть более стабильным для точного манипулирования, чем другие аналоги, используемые для более тяжелых объектов”, – сказал Цао.

Мягкие захваты

Мягкие захваты обычно используются, когда объект хрупкий, легкий и имеет неправильную форму. Однако они имеют много недостатков, включая острые поверхности, плохую стабильность захвата при несбалансированных нагрузках и более слабую захватывающую силу для тяжелых нагрузок.

Цао и его команда обратились к взаимодействиям между человеком и окружающей средой, включая сбор фруктов и чувствительный медицинский уход, при проектировании новой гуманоидной руки. Они определили, что большинство систем захвата не эффективны в областях, где они наиболее необходимы, таких как задачи, требующие твердого взаимодействия с хрупкими объектами.

По словам команды, прототип продемонстрировал быстрый, легкий и отзывчивый захват, который мог выполнять различные задачи.

Различные пальцы на мягкой гуманоидной руке изготовлены из гибридного пневматического актуатора, также называемого FHPA, и их изгиб контролируется сжатым воздухом. Этот процесс позволяет каждому пальцу быть контролируемым независимо от других.

“Традиционные жесткие захваты для промышленных применений обычно изготавливаются из простых, но надежных жестких конструкций, которые помогают генерировать большие силы, высокую точность и повторяемость”, – сказал Цао. “Предлагаемая мягкая гуманоидная рука продемонстрировала excelente адаптивность и совместимость при захвате сложных и хрупких объектов, сохраняя при этом высокий уровень жесткости для применения сильных захватывающих сил для подъема тяжелых нагрузок.”

FHPA

FHPA состоит из твердых и мягких компонентов.

“Они сочетают преимущества деформируемости, адаптивности и соответствия мягких захватов, сохраняя при этом большую выходную силу, полученную от жесткости актуатора”, – сказал Цао.

По словам Цао, разработанная гуманоидная рука может быть использована в задачах, таких как сбор фруктов, автоматизированная упаковка, медицинский уход и хирургическая робототехника.

Команда теперь планирует объединить свою работу с предыдущими разработками Цао, включая “умные” захваты. Они также хотят интегрировать напечатанные датчики в материал захвата и объединить гибридный захват с моделями “мягких рук”, что приведет к более точному представлению человеческих действий среди роботов.