กฎฟิสิกส์ใหม่ที่ค้นพบมีผลกระทบอย่างมากต่อหุ่นยนต์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนาได้ค้นพบกฎฟิสิกส์ใหม่ที่ควรจะมีผลกระทบอย่างมากต่อด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ กฎใหม่นี้ช่วยแก้ปัญหาบางอย่างที่เกิดขึ้นรอบๆ การจับของหุ่นยนต์ ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูกใช้ในหลายๆ ด้าน หุ่นยนต์เหล่านี้ต่อสู้กับการคำนวณแรงเสียดสีที่เกิดขึ้นเมื่อจับวัตถุ โดยเฉพาะใน môi trườngที่เปียก

ลิเลียน ฮเซียว เป็นรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนา และเป็นผู้เขียนบทความ บทความ หลักการใหม่นี้ถูกพัฒนาโดยฮเซียวและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ยุนฮู เป็ง ซึ่งเป็นผู้เขียนบทความหลัก

“งานของเราที่นี่เปิดประตูสู่การสร้างอุปกรณ์ฮैपติกและหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น ในด้านการประยุกต์ใช้ เช่น การผ่าตัดทางไกลและการผลิต” ฮเซียวกล่าว

แรงเสียดสี EHL

ปัญหาที่สำคัญในพื้นที่นี้คือแรงเสียดสีแบบเอลาสโตไฮโดรไดนามิก (EHL) แรงเสียดสี EHL เกิดขึ้นเมื่อผิวสองหน้ามาอยู่ติดกันโดยมีหนึ่งชั้นของของเหลวอยู่ระหว่างนั้น ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสองนิ้วถูกสัมผัสกัน โดยที่ของเหลวคือชั้น 薄 ของน้ำมันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

แรงเสียดสี EHL ยังสามารถเกิดขึ้นเมื่อกรงเล็บหุ่นยนต์ยกวัตถุที่มีน้ำมันหรืออุปกรณ์ศัลยกรรมที่ใช้ในร่างกาย แรงเสียดสีคือสิ่งที่ทำให้เราสามารถจับและถือวัตถุได้โดยไม่ตก

“การเข้าใจแรงเสียดสีเป็นเรื่องง่ายสำหรับมนุษย์ — แม้แต่เมื่อเรา处理จานที่เปียก” ฮเซียวกล่าว “แต่มันเป็นเรื่องยากมากที่จะคำนวณแรงเสียดสี EHL เมื่อสร้างวัสดุที่ควบคุมความสามารถในการจับของหุ่นยนต์”

วิศวกรต้องการเฟรมเวิร์กที่สามารถใช้ได้ทั่วไปสำหรับลวดลายต่างๆ วัสดุ และสภาพการทำงานแบบไดนามิก หากต้องการควบคุมแรงเสียดสี EHL ได้บ้าง

“กฎนี้สามารถใช้เพื่อคำนวณแรงเสียดสี EHL และสามารถใช้ได้กับระบบอ่อนๆ หลายๆ ระบบ — ตราบใดที่ผิวของวัตถุถูกจัดรูปแบบ” ฮเซียวกล่าว

ลวดลายผิวรวมถึงผิวที่ยกขึ้นเล็กน้อยที่ปลายนิ้วของเรา หรือร่องที่มีอยู่บนผิวของเครื่องมือหุ่นยนต์

หลักการใหม่นี้อาศัยสมการ 4 ตัวเพื่อคำนวณแรงทางกายภาพทั้งหมดที่เกิดขึ้นในแรงเสียดสี EHL ทีมวิจัยได้แสดงผลลัพธ์จาก 3 ระบบ รวมถึงนิ้วของมนุษย์ นิ้วหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ และเครื่องมือ tribo-rheometer ซึ่งสามารถวัดแรงเสียดสีได้

“ผลลัพธ์เหล่านี้มีประโยชน์มากในมือหุ่นยนต์ที่มีการควบคุมที่ละเอียดกว่าสำหรับการจัดการกระบวนการผลิตที่เชื่อถือได้” ฮเซียวกล่าว “และยังมีการใช้งานที่ชัดเจนในด้านการผ่าตัดทางไกล ซึ่งแพทย์ควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกลเพื่อทำการผ่าตัด เราเห็นว่านี่เป็นการพัฒนาที่สำคัญสำหรับการทำความเข้าใจการสัมผัสและการควบคุมการสัมผัสในระบบสังเคราะห์”