หุ่นยนต์
วิศวกรดึงธรรมชาติมาพัฒนา Soft Robotic Gripper
วิศวกรจากมหาวิทยาลัยจอร์เจียได้ปฏิบัติตามรูปแบบการวาดภาพธรรมชาติที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อพัฒนาวิทยาการหุ่นยนต์ แม้ว่ามักจะเป็นลักษณะของสัตว์ในธรรมชาติ เช่น แขนปลาหมึก แต่ตัวอย่างนี้เกี่ยวข้องกับทีมที่กำลังมองหาถั่วปากอ้าเพื่อพัฒนามือจับหุ่นยนต์แบบอ่อน
คุณสมบัติที่สร้างแรงบันดาลใจมากที่สุดของถั่วเสาและพืชคู่อื่นๆ สำหรับนักวิจัยคือหน่อที่ไวต่อการสัมผัส ซึ่งใช้พันรอบสิ่งรองรับ หุ่นยนต์ที่พัฒนาโดยทีม UGA สามารถทำงานในลักษณะเดียวกันได้ โดยสามารถจับวัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่งมิลลิเมตรได้อย่างมั่นคงแต่นุ่มนวล
Mable Fok เป็นรองศาสตราจารย์และเป็นหัวหน้าผู้เขียนงานวิจัย
“เราลองออกแบบมาหลายแบบแต่เราไม่พอใจกับผลลัพธ์ที่ได้ จากนั้นฉันก็นึกถึงถั่วปากอ้าที่ฉันปลูกในสวนของเราเมื่อไม่กี่ปีก่อน” Fok กล่าว “ต้นไม้ชนิดนี้สามารถเกาะต้นไม้อื่นหรือเชือกได้แน่นมาก ดังนั้นฉันจึงทำการวิจัยเกี่ยวกับพืชที่มีลักษณะเป็นเกลียวและคิดว่ามันเป็นการออกแบบที่ดีจากธรรมชาติเพื่อให้เราได้สำรวจ”
การศึกษาใหม่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ออปติกส์ เอ็กซ์เพรส.
ทีมนี้ยังรวมถึง Mei Yang และ Ning Liu ผู้สมัครระดับปริญญาเอกด้านวิศวกรรม เลียม พอล คูเปอร์ ซึ่งกำลังศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมระบบคอมพิวเตอร์ และ Xianqiao Wang รองศาสตราจารย์วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์
“การทำงานเป็นเกลียวของหุ่นยนต์ของเราต้องใช้การควบคุมด้วยลมเพียงตัวเดียว ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการทำงานโดยขจัดความจำเป็นในการประสานงานที่ซับซ้อนระหว่างการควบคุมด้วยลมหลายตัว” Fok กล่าวต่อ “เนื่องจากเราใช้การเคลื่อนที่แบบเกลียวที่ไม่เหมือนใคร มือจับแบบหุ่นยนต์แบบอ่อนจึงทำงานได้ดีในพื้นที่จำกัดและต้องการพื้นที่ปฏิบัติงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น”
อุปกรณ์หุ่นยนต์
อีกแง่มุมหนึ่งที่โดดเด่นของอุปกรณ์ UGA คือเซ็นเซอร์ในตัวที่ให้ข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์ที่สำคัญ ซึ่งนำหน้าอุปกรณ์หุ่นยนต์อื่นๆ ในตลาด
“เราได้ฝังเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงไว้ตรงกลางกระดูกสันหลังที่ยืดหยุ่นของหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถตรวจจับมุมที่บิดเบี้ยว พารามิเตอร์ทางกายภาพของเป้าหมาย และสิ่งรบกวนภายนอกที่อาจทำให้เป้าหมายหลุดออกมา” Fok กล่าว
กริปเปอร์หุ่นยนต์แบบอ่อนมีความยาวมากกว่าสามนิ้วเล็กน้อย และสร้างจากซิลิโคน นักวิจัยเชื่อว่าสามารถนำไปใช้ในภาคต่างๆ เช่น การเกษตร การแพทย์ และการวิจัย การใช้งานเฉพาะรวมถึงการบรรจุผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร เช่น พืชที่บอบบาง หุ่นยนต์ผ่าตัด และการจัดการตัวอย่างวิจัยในหลอดแก้ว
การศึกษาแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของกริปเปอร์หุ่นยนต์แบบอ่อนเมื่อจับวัตถุเช่นดินสอและพู่กัน มันสามารถทำงานกับสิ่งของขนาดเล็กเท่าลวดเส้นเล็กบนคลิปหนีบกระดาษที่ยืดออกได้ นอกจากประสิทธิภาพแล้ว อุปกรณ์ยังมีความสามารถในการทำซ้ำที่ยอดเยี่ยม ความแม่นยำในการจับคู่สูง และการตรวจจับสิ่งรบกวนจากภายนอกที่แม่นยำ
ทีมงานจะทำงานเพื่อปรับปรุงการควบคุมป้อนกลับอัตโนมัติ ซึ่งการอ่านค่าเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกจะให้ข้อมูลเชิงลึก พวกเขายังจะย่อการออกแบบให้เล็กลงทำให้สามารถนำไปใช้เป็นอุปกรณ์ชีวการแพทย์ได้มากขึ้น
“หุ่นยนต์อ่อนแบบเกลียวคู่ที่มีเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกในตัวสร้างโครงสร้างสำหรับหุ่นยนต์อ่อนที่ครอบคลุมมากขึ้น การมีการออกแบบและการควบคุมที่ง่ายกว่าถือเป็นข้อได้เปรียบอย่างแน่นอน” Fok กล่าว
