วิศวกรวาดแรงบันดาลใจจากธรรมชาติเพื่อพัฒนากำจับแบบอ่อนของหุ่นยนต์

วิศวกรจากมหาวิทยาลัยจอร์เจียได้ทำตามรูปแบบที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการวาดแรงบันดาลใจจากธรรมชาติเพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ ในขณะที่มักจะเป็นคุณสมบัติของสัตว์ในธรรมชาติ เช่น แขนของปลาหมึก ในกรณีนี้ทีมงานได้มองหาที่ต้นถั่วเพื่อพัฒนากำจับแบบอ่อนของหุ่นยนต์

คุณสมบัติที่น่าประทับใจที่สุดของต้นถั่วและพืชที่มีการพันรอบกันสำหรับนักวิจัยคือการยืดตัวที่ไวต่อการสัมผัส ซึ่งใช้ในการพันรอบการสนับสนุน หุ่นยนต์ที่พัฒนาโดยทีมงาน UGA สามารถทำงานในลักษณะที่คล้ายกัน จับวัตถุอย่างมั่นคง แต่เบามือ ลงไปถึงขนาด 1 มิลลิเมตร

เมเบิล ฟอก เป็นรองศาสตราจารย์และผู้เขียนหลักของการศึกษา

“เราลองใช้การออกแบบที่แตกต่างกัน แต่เราก็ไม่พอใจกับผลลัพธ์ จากนั้นฉันจึงนึกถึงต้นถั่วที่ฉันปลูกในสวนของฉันเมื่อหลายปีที่แล้ว” ฟอกกล่าว “พืชนี้สามารถจับได้แน่นบนพืชหรือเชือกอื่น ๆ ได้ ฉันจึงทำการวิจัยเกี่ยวกับพืชที่มีการพันรอบกันและคิดว่านี่เป็นรูปแบบการออกแบบที่ดีจากธรรมชาติสำหรับเราในการสำรวจ”

การศึกษ新的ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Optics Express.

ทีมงานยังรวมถึง Mei Yang และ Ning Liu ผู้สมัครปริญญาเอกสาขาวิศวกรรม; Liam Paul Cooper ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับอุดมศึกษาที่กำลังศึกษาวิศวกรรมระบบคอมพิวเตอร์; และ Xianqiao Wang รองศาสตราจารย์ในคณะวิศวกรรมศาสตร์

“หุ่นยนต์ของเรามีการพันรอบกันเพียงครั้งเดียว ซึ่งทำให้การทำงานของมันง่ายขึ้นโดยการกำจัดความจำเป็นในการประสานงานที่ซับซ้อนระหว่างการควบคุม气ที่หลายครั้ง” ฟอกกล่าวต่อ “เนื่องจากเรามีการเคลื่อนไหวที่พันรอบกัน หุ่นยนต์จึงทำงานได้ดีในพื้นที่ที่จำกัดและต้องการพื้นที่การทำงานที่เล็กมาก”

อุปกรณ์หุ่นยนต์

ด้านที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ UGA คือเซ็นเซอร์ที่ฝังตัวซึ่งให้ข้อมูลย้อนกลับแบบเรียลไทม์ที่สำคัญ ซึ่งทำให้มันเหนือกว่าหุ่นยนต์อื่นๆ ในตลาด

“เรามีเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกฝังตัวอยู่ตรงกลางของกระดูกสันหลังที่ยืดหยุ่นของหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถรับรู้มุมการพันรอบกัน คุณสมบัติทางกายภาพของเป้าหมาย และการรบกวนภายนอกที่อาจทำให้เป้าหมายหลุดออก” ฟอกกล่าว

กำจับแบบอ่อนของหุ่นยนต์มีขนาดประมาณ 7.5 เซนติเมตร และทำจากซิลิโคน นักวิจัยเชื่อว่ามันสามารถนำไปใช้ในภาคการเกษตร การแพทย์ และการวิจัยได้ การใช้งานเฉพาะรวมถึงการบรรจุผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร เช่น พืชที่อ่อนแอ หุ่นยนต์ศัลยกรรม และการรับมือตัวอย่างการวิจัยในหลอดแก้ว

การศึกษานี้ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลของกำจับแบบอ่อนของหุ่นยนต์เมื่อจับวัตถุ เช่น ดินสอและแปรงสี มันสามารถทำงานได้กับวัตถุที่เล็กมาก เช่น สายลวดตรงบนคลิปหนีบกระดาษ นอกจากจะมีประสิทธิผลแล้ว อุปกรณ์ยังมีการทำซ้ำที่ดี ความแม่นยำในการพันรอบกันที่สูง และการตรวจจับการรบกวนภายนอกที่แม่นยำ

ทีมงานจะทำงานต่อไปในการปรับปรุงการควบคุมการย้อนกลับอัตโนมัติ ซึ่งการอ่านเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกจะให้ข้อมูลเชิงลึก พวกเขายังจะพยายามย่อขนาดการออกแบบ ทำให้มันเหมาะสมกับการใช้งานเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์มากขึ้น

“หุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีการพันรอบกันพร้อมเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกฝังตัวนี้เป็นบล็อกการสร้างสำหรับหุ่นยนต์แบบอ่อนที่ครอบคลุมมากขึ้น การมีการออกแบบและควบคุมที่เรียบง่ายเป็นข้อได้เปรียบอย่างแน่นอน” ฟอกกล่าว