วิศวกรออกแบบมือหุ่นยนต์สำหรับจับวัตถุอ่อนๆ

ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนแห่งรัฐได้ออกแบบและพัฒนามือหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานที่ละเอียดได้ดีกว่ามือหุ่นยนต์ที่ใช้กันโดยทั่วไป มือหุ่นยนต์ใหม่นี้สามารถจับวัตถุที่อ่อนๆ น้ำหนักเบา และมีรูปทรงไม่สมมาตรได้

หุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรม

โรงงานอุตสาหกรรมเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากความก้าวหน้าในด้านหุ่นยนต์ เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มักถูกใช้ในการจับและควบคุมวัตถุซ้ำๆ

ส่วนของหุ่นยนต์ที่มีตำแหน่งที่มือของมนุษย์จะอยู่เรียกว่าเอ็นด์เอฟเฟกเตอร์ หรือกริปเปอร์ ซึ่งเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยใหม่นี้ ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ใน Soft Robotics และมีชื่อเรื่องว่า “Soft Humanoid Hands with Large Grasping Force Enabled by Flexible Hybrid Pneumatic Actuators”

Changyong Cao เป็นผู้เขียนหลักและเป็นผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการสำหรับเครื่องจักรและอิเล็กทรอนิกส์แบบอ่อนที่ MSU Cao ยังเป็นอาจารย์ผู้ช่วยในภาควิชาบรรจุภัณฑ์ วิศวกรรมเครื่องจักร และวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์

“การออกแบบมือหุ่นยนต์ใหม่นี้เป็นกริปเปอร์ที่อ่อนและแข็ง มันสามารถสร้างแรงจับได้มากกว่ากริปเปอร์อ่อนๆ ทั่วไป และมีความเสถียรมากกว่าสำหรับการจัดการที่แม่นยำกว่าเครื่องมืออื่นๆ ที่ใช้สำหรับวัตถุหนักๆ ” Cao กล่าว

กริปเปอร์มืออ่อน

กริปเปอร์มืออ่อนมักถูกใช้เมื่อวัตถุอ่อนๆ น้ำหนักเบา และมีรูปทรงไม่สมมาตร อย่างไรก็ตาม มัน也有ข้อเสียหลายประการ รวมถึงพื้นผิวที่คม พื้นผิวที่ไม่เสถียรเมื่อมีภาระที่ไม่สมดุล และแรงจับที่อ่อนสำหรับภาระหนัก

Cao และทีมของเขาได้พิจารณาการโต้ตอบระหว่างมนุษย์และสิ่งแวดล้อม รวมถึงการเก็บเกี่ยวผลไม้และการดูแลสุขภาพที่ละเอียดอ่อน เมื่อออกแบบมือหุ่นยนต์ใหม่นี้ พวกเขาพบว่าระบบจับ 대부분ไม่มีประสิทธิภาพในพื้นที่ที่ต้องการมากที่สุด เช่น งานที่ต้องการการโต้ตอบที่แน่นหนากับวัตถุอ่อนๆ

ตามทีมของเขา โพรโทไทป์แสดงให้เห็นถึงกริปเปอร์ที่ตอบสนองได้เร็วและเบา ซึ่งสามารถจัดการกับงานต่างๆ ได้

นิ้วต่างๆ ของมือหุ่นยนต์อ่อนๆ ทำจากแอคชูเอเตอร์ไฮบริดแบบอ่อนและแข็ง และการงอของมันถูกควบคุมโดยอากาศที่ถูกกดดัน ซึ่งทำให้แต่ละนิ้วสามารถควบคุมได้อย่างอิสระจากกัน

“กริปเปอร์ที่แข็งสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมโดยทั่วไปมักถูกทำจากโครงสร้างที่แข็งและเชื่อถือได้ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างแรงได้มาก ความแม่นยำ และความซ้ำซ้อน” Cao กล่าว “มือหุ่นยนต์อ่อนๆ ที่เราเสนอได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวและความเข้ากันได้ที่ดีในการจับวัตถุที่มีรูปทรงซับซ้อนและอ่อนๆ ในขณะเดียวกันก็ยังคงความแข็งแรงที่สูงสำหรับการใช้แรงกดที่แข็งเพื่อยกรถหนักๆ ”

แอคชูเอเตอร์ไฮบริดแบบอ่อนและแข็ง

แอคชูเอเตอร์ไฮบริดแบบอ่อนและแข็งประกอบด้วยส่วนประกอบที่แข็งและอ่อน

“มันรวมถึงข้อดีของการเปลี่ยนรูป การปรับตัว และการยืดหยุ่นของกริปเปอร์อ่อนๆ ในขณะเดียวกันก็ยังคงแรงผลิตที่มากที่มาจากความแข็งของแอคชูเอเตอร์” Cao กล่าว

ตาม Cao มือหุ่นยนต์ใหม่นี้สามารถใช้ในการทำงาน เช่น การเก็บเกี่ยวผลไม้ การบรรจุภัณฑ์อัตโนมัติ การดูแลสุขภาพ และหุ่นยนต์ศัลยกรรม

ทีมจะพยายามรวมงานนี้กับการพัฒนาก่อนหน้าของ Cao ซึ่งรวมถึงกริปเปอร์ ‘อัจฉริยะ’ พวกเขายังต้องการรวมเซ็นเซอร์ที่พิมพ์ไว้ในวัสดุจับและรวมกริปเปอร์ไฮบริดกับแบบจำลอง ‘แขนอ่อน’ ซึ่งจะทำให้การแสดงออกของการกระทำของมนุษย์บนหุ่นยนต์更加แม่นยำ ics ทีมจะพยายามรวมงานนี้กับการพัฒนาก่อนหน้าของ Cao ซึ่งรวมถึงกริปเปอร์ ‘อัจฉริยะ’ พวกเขายังต้องการรวมเซ็นเซอร์ที่พิมพ์ไว้ในวัสดุจับและรวมกริปเปอร์ไฮบริดกับแบบจำลอง ‘แขนอ่อน’ ซึ่งจะทำให้การแสดงออกของการกระทำของมนุษย์บนหุ่นยนต์更加แม่นยำ