Ученые Создали Легкие Роботы, Вдохновленные Суставами Пауков

Ученые в Институте Макса Планка по Интеллектуальным Системам в Германии и в Университете Колорадо в Боулдере в Соединенных Штатах разработали новые легкие роботы, используя принципы суставов пауков.

Исследование под названием «Электрогидравлические актуаторы, вдохновленные пауками, для быстрых, мягко-актуированных суставов» было опубликовано в Advanced Science.

Пауки часто служат источником вдохновения в области робототехники, особенно поскольку они двигают свои конечности через гидравлические актуаторы при охоте на добычу, что ученые пытаются реализовать в роботах.

Используя эти принципы, команда ученых смогла управлять сочлененными роботами без каких-либо громоздких компонентов и соединителей, что помогает избежать их перегрузки и увеличивает подвижность и скорость.

Благодаря простым и легким конструкциям, используемым в его конструкции, робот может прыгать в 10 раз выше своего роста.

https://www.youtube.com/watch?v=XtZSv7ZcoxY

Суставы SES

Ученые полагались на электрогидравлические мягко-актуированные суставы, вдохновленные пауками, или суставы SES, чтобы достичь высокой производительности в роботах. Суставы можно настроить различными способами, даже вне арахно-робота.

Исследовательская работа описывает двусторонний сустав, многосегментированную искусственную конечность и трехпалый захват, который можно использовать для захвата и подъема объектов. Все эти творения имеют схожие характеристики. Они легкие, простые и демонстрируют высокую производительность, что делает их полезными для робототехнических систем, требующих быстрых движений и взаимодействия с различными средами.

Суставы SES были основаны на технологии HASEL, ранее изобретенной командой для создания искусственной мышцы. Суставы SES имитируют механизм экзоскелета, имеющий как жесткие, так и более мягкие элементы, подобно тому, как паук вытягивает свои ноги через гидравлические силы.

Разработка Роботов, Вдохновленных Пауками

Ученые сначала создали гибкий мешок из тонких пластиковых пленок, которые были наполнены жидким диэлектриком. Электроды были затем размещены на каждой стороне мешка, и карманы служили актуаторами, с гидравлической мощностью, генерируемой через электростатические силы.

Мешок соединен с поворотным суставом, и когда высокое напряжение прикладывается между электродами, жидкий диэлектрик смещается внутри мешка, и сустав сгибается. Суставы SES могут вращаться до 70 градусов, что приводит к высоким крутям, и они могут легко вернуться в исходное положение.

Кристоф Кеплингер является директором отдела Робототехники и Материалов в Институте Макса Планка по Интеллектуальным Системам.

«Суставы SES очень простые и легкие, поскольку нет периферийных компонентов, которые перегружают робота», – говорит Кеплингер. «Многие применения для мягких роботов требуют универсальных актуаторов. Эти суставы, вдохновленные пауками, позволяют достичь высокой функциональности и потребляют очень мало энергии, они просты и дешевы в производстве – пластик, который мы используем, используется для упаковки продуктов, – и их производство легко масштабируется. Все эти качества являются критическими для разработки роботов, которые могут двигаться различными способами и манипулировать различными объектами без их повреждения».

Ученые продемонстрировали универсальность суставов SES через применение трехпалого захвата. Если захват полагался на мышечную структуру, он был бы заблокирован при попытке схватить объект. Но с суставами SES в качестве шарниров, требуется гораздо меньше места.

Николас Келларис является первым автором статьи.

«Исследование выделяется тем, что мы можем использовать широкий спектр материалов, даже пластик, используемый для упаковки чипсов, для создания мешков», – говорит Келларис. «Таким образом, мы можем реализовать SES в широком диапазоне геометрий с специально настроенными характеристиками актуации».

Филипп Ротемунд является вторым автором публикации.

«Окончательной целью нашего исследования не было создание робота-паука», – добавляет Ротемунд. «Мы хотели разработать современный, активный сустав, который можно установить в любой тип робота».