Инженеры черпают вдохновение из природы для разработки мягкого роботизированного захватывающего устройства

Инженеры из Университета Джорджии последовали все более растущей тенденции черпать вдохновение из природы для разработки робототехники. Хотя часто это животные особенности в природе, такие как руки осьминога, в этом случае команда обратилась к растениям гороха для разработки мягкого роботизированного захватывающего устройства.

Самыми вдохновляющими особенностями растений гороха и других виноградных растений для исследователей были их чувствительные к прикосновению побеги, которые используются для обвивания опор. Разработанный УГА командой робот может вести себя подобным образом, крепко, но осторожно захватывая объекты диаметром до одного миллиметра.

Мейбл Фок – ассоциированный профессор и ведущий автор исследования.

“Мы пробовали разные конструкции, но не были довольны результатами, затем я вспомнил растения гороха, которые я выращивал в нашем саду несколько лет назад”, – сказал Фок. “Этот вид растений может так крепко удерживать другие растения или веревку. Итак, я провел некоторые исследования виноградных растений и подумал, что это хорошая конструкция из природы, которую мы можем изучить.”

Новое исследование было опубликовано в журнале Optics Express.

Команда также включала Мэй Ян и Нин Лиу, аспирантов по инженерии; Лиам Пола Купера, который изучает компьютерные системы инженерии; и Сяньцяо Ван, ассоциированного профессора в Колледже инженерии. 

“Наш робот имеет виноградную конструкцию, которая требует только одного пневматического управления, что значительно упрощает его эксплуатацию, исключая необходимость сложной координации между несколькими пневматическими управлениями”, – продолжил Фок. “Поскольку мы используем уникальное виноградное движение, мягкое роботизированное захватывающее устройство работает хорошо в ограниченных пространствах и требует только небольшого рабочего пространства.”

Роботизированное устройство

Другой уникальный аспект устройства УГА – это встроенный датчик, который обеспечивает критическую обратную связь в режиме реального времени, что ставит его впереди других робототехнических устройств на рынке.

“Мы встроили волоконно-оптический датчик в середину эластичного позвоночника робота, который может обнаруживать угол винограда, физические параметры цели и любые внешние помехи, которые могут вызвать ослабление цели”, – сказал Фок.

Мягкое роботизированное захватывающее устройство немного более трех дюймов в длину и изготовлено из силикона. Исследователи считают, что оно может быть применено в таких областях, как сельское хозяйство, медицина и исследования. Конкретные применения включают упаковку сельскохозяйственных продуктов, таких как растения, которые являются деликатными, робототехнику в хирургии и обработку образцов исследований в стеклянных трубках.

Исследование продемонстрировало эффективность мягкого роботизированного захватывающего устройства при захвате объектов, таких как карандаши и кисти. Оно смогло работать с объектом размером с тонкий провод на прямой бумажной скрепке. Кроме того, устройство имеет отличную повторяемость, высокую точность винограда и точное обнаружение внешних помех.

Команда теперь будет работать над улучшением автоматического управления обратной связью, которое показания волоконно-оптического датчика дадут представление. Они также будут стремиться уменьшить размер конструкции, что сделает его более применимым в качестве биомедицинского устройства.

“Это виноградное мягкое роботизированное устройство с встроенным волоконно-оптическим датчиком является строительным блоком для более полного мягкого робота. Имея более простую конструкцию и управление, это определенно является преимуществом”, – сказал Фок.