Výskumníci vyvinuli mäkké robotické rameno inšpirované chobotnicou

Výskumníci na Harvardskej škole inžinierstva a aplikovaných vied Johna A. Paulsona (SEAS) a Beihang University vyvinuli mäkké robotické rameno založené na chobotnici. Vďaka flexibilnému a zúženému dizajnu dokáže uchopiť, pohybovať a manipulovať s množstvom rôznych predmetov. Rameno robota sa skladá z prísaviek, ktoré mu pomáhajú pevnejšie uchopenie pri uchopení predmetov rôznych tvarov, veľkostí a textúr. 

Nový vývoj je ďalším príkladom robotiky, ktorá je založená na prírode. V chobotnici sú dve tretiny neurónov umiestnené v jej ramenách, vďaka čomu je každý z nich nezávislý. Ramená chobotnice sú schopné rozväzovať uzly, otvárať detské fľaše a ovinúť korisť rôznych tvarov a veľkostí. Jedným z najpôsobivejších aspektov ramien sú prísavky, ktoré dokážu vytvoriť silné tesnenia na drsných povrchoch pod vodou. 

August Domel je čerstvým Ph.D. absolvent Harvardu a spoluprvý autor článku. 

"Väčšina predchádzajúcich výskumov na robotoch inšpirovaných chobotnicami sa zamerala buď na napodobňovanie sania alebo pohybu ramena, ale nie na oboje," povedal Domel. "Náš výskum je prvý, ktorý kvantifikuje uhly skosenia ramien a kombinované funkcie ohýbania a sania, čo umožňuje použitie jedného malého uchopovača pre širokú škálu predmetov, ktoré by inak vyžadovali použitie viacerých uchopovačov."

Výskum bol publikovaný v roku XNUMX Mäkká robotika. 

Prvým krokom, ktorý výskumníci urobili, bolo štúdium skoseného uhla skutočných ramien chobotnice. Potom prišli na to, ktorý dizajn by bol pre mäkkého robota najlepší na ohýbanie a uchopenie predmetov. Tím študoval rozloženie a štruktúru prísaviek a našiel spôsob, ako ich začleniť do nového dizajnu. 

Zhexin Xie je spoluprvým autorom a Ph.D. študent na Beihang University. Je spoluvynálezcom Festo Tentacle Gripper. Ide o prvú plne integrovanú implementáciu svojho druhu v komerčnom prototype.

„Napodobnili sme všeobecnú štruktúru a distribúciu týchto prísaviek pre naše mäkké pohony,“ povedal Xie. "Aj keď je náš dizajn oveľa jednoduchší ako jeho biologický náprotivok, tieto vákuové biomimetické prísavky sa môžu pripojiť k takmer akémukoľvek objektu."

Mäkké robotické rameno výskumníci ovládajú dvoma ventilmi. Jeden ventil sa používa na vyvíjanie tlaku na ohýbanie ramena a druhý na podtlak, ktorý zaberá prísavky. Výskumníci môžu zmeniť tlak a vákuum, aby sa rameno pripojilo k objektu, obtočilo ho a uvoľnilo. 

Toto zariadenie vedci úspešne otestovali na rôznych predmetoch vrátane tenkých plastových fólií, hrnčekov na kávu, skúmaviek, vajec a živých krabov. Vďaka zužujúcej sa konštrukcii bolo mäkké robotické rameno schopné pracovať v stiesnených priestoroch, aby bolo možné získať predmety.

Katia Bertoldi je spoluautorkou štúdie a profesorkou aplikovanej mechaniky a SEAS William a Ami Kuan Danoff. 

„Výsledky našej štúdie poskytujú nielen nové poznatky o vytváraní mäkkých robotických ovládačov novej generácie na uchopenie širokej škály morfologicky rôznorodých predmetov, ale prispievajú aj k nášmu pochopeniu funkčného významu variability uhla sklonu ramena medzi druhmi chobotníc, “ povedal Bertoldi.