หุ่นยนต์
วิศวกรออกแบบมือมนุษย์สำหรับจับวัตถุที่เปราะบาง
ทีมวิศวกรที่ Michigan State University ได้ออกแบบและพัฒนามือมนุษย์ซึ่งทำงานละเอียดอ่อนได้ดีกว่ามือแบบดั้งเดิม มือหุ่นยนต์แบบใหม่สามารถจับวัตถุที่เปราะบาง น้ำหนักเบา และมีรูปร่างผิดปกติได้
หุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
สภาพแวดล้อมในอุตสาหกรรมเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการพัฒนาด้านวิทยาการหุ่นยนต์ เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มักถูกใช้เพื่อการจับและควบคุมวัตถุซ้ำๆ
พื้นที่ของหุ่นยนต์ซึ่งเป็นที่ตั้งของมือมนุษย์เรียกว่า end effector หรือ gripper และนั่นคือจุดเน้นของการวิจัยใหม่ซึ่งตีพิมพ์ใน ซอฟท์หุ่นยนต์ และมีชื่อว่า “มือมนุษย์ที่อ่อนนุ่มพร้อมแรงจับขนาดใหญ่ที่เปิดใช้งานโดยแอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบไฮบริดที่ยืดหยุ่น".
Changyong Cao เป็นผู้เขียนหลักและเป็นผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการสำหรับ Soft Machines and Electronics ที่ MSU เฉายังเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านบรรจุภัณฑ์ วิศวกรรมเครื่องกล และวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์
“การออกแบบมือคล้ายมนุษย์แบบใหม่นี้เป็นอุปกรณ์จับยึดแบบอ่อน-แข็งที่ยืดหยุ่นได้ มันสามารถสร้างแรงจับที่มากกว่ามือที่อ่อนนุ่มบริสุทธิ์แบบดั้งเดิม และในขณะเดียวกันก็มีความเสถียรมากกว่าสำหรับการจัดการที่แม่นยำกว่าเครื่องมืออื่นๆ ที่ใช้กับวัตถุที่หนักกว่า” เฉากล่าว
มือจับแบบนุ่ม
โดยปกติจะใช้มือจับแบบนิ่มเมื่อวัตถุเปราะบาง น้ำหนักเบา และมีรูปร่างผิดปกติ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้มีข้อเสียหลายประการ รวมถึงพื้นผิวที่แหลมคม เสถียรภาพในการยึดเกาะต่ำเมื่อน้ำหนักบรรทุกไม่สมดุลตกเป็นเป้าหมาย และแรงยึดจับที่น้อยลงเมื่อบรรทุกน้ำหนักมาก
เฉาและทีมของเขามองไปที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับสิ่งแวดล้อม ซึ่งรวมถึงการเก็บผลไม้และการดูแลทางการแพทย์ที่ละเอียดอ่อน เมื่อออกแบบมือมนุษย์แบบใหม่ พวกเขาระบุว่าระบบจับยึดส่วนใหญ่ไม่มีประสิทธิภาพในพื้นที่ที่จำเป็นที่สุด เช่น งานที่ต้องมีการโต้ตอบอย่างแน่นหนากับวัตถุที่เปราะบาง
จากข้อมูลของทีมงาน รถต้นแบบแสดงให้เห็นถึงกริปเปอร์ที่ตอบสนอง รวดเร็ว และน้ำหนักเบาที่สามารถจัดการงานต่างๆ ได้
นิ้วต่างๆ ของมือมนุษย์ที่อ่อนนุ่มนั้นทำจากแอคชูเอเตอร์นิวแมติกแบบไฮบริดที่ยืดหยุ่นได้ หรือที่เรียกว่า FHPA และการโค้งงอของพวกมันถูกควบคุมโดยอากาศที่มีแรงดัน กระบวนการนี้ส่งผลให้แต่ละหลักสามารถควบคุมได้อย่างอิสระจากอื่นๆ
“กริปเปอร์แบบแข็งแบบดั้งเดิมสำหรับงานอุตสาหกรรมโดยทั่วไปทำจากโครงสร้างแบบแข็งที่เรียบง่ายแต่เชื่อถือได้ ซึ่งช่วยในการสร้างแรงขนาดใหญ่ ความแม่นยำสูง และความสามารถในการทำซ้ำ” นายเฉากล่าว “มือมนุษย์แบบอ่อนที่นำเสนอได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวและความเข้ากันได้ที่ยอดเยี่ยมในการจับวัตถุที่มีรูปร่างซับซ้อนและเปราะบาง ในขณะเดียวกันก็รักษาความแข็งระดับสูงไว้สำหรับออกแรงหนีบที่แข็งแกร่งเพื่อยกของหนัก”
เอฟเอชพีเอ
FHPA ประกอบด้วยส่วนประกอบที่แข็งและอ่อน
“พวกเขารวมข้อดีของความสามารถในการเปลี่ยนรูป ความสามารถในการปรับตัว และการปฏิบัติตามข้อกำหนดของกริปเปอร์แบบอ่อน ในขณะที่ยังคงรักษาแรงส่งออกจำนวนมากที่มาจากความแข็งแกร่งของแอคทูเอเตอร์” เฉากล่าว
จากข้อมูลของเฉา มือมนุษย์ที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถใช้ในงานต่างๆ เช่น การเก็บผลไม้ การบรรจุอัตโนมัติ การดูแลทางการแพทย์ และหุ่นยนต์ผ่าตัด
ตอนนี้ทีมจะรวมงานกับการพัฒนาก่อนหน้านี้ของ Cao ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์จับยึด 'อัจฉริยะ' พวกเขายังต้องการผสานรวมเซ็นเซอร์พิมพ์เข้ากับวัสดุจับยึด และรวมกริปเปอร์แบบไฮบริดเข้ากับโมเดล 'แขนอ่อน' ซึ่งจะนำไปสู่การแสดงการกระทำของมนุษย์ระหว่างหุ่นยนต์ได้แม่นยำยิ่งขึ้น
