กฎฟิสิกส์ที่ค้นพบใหม่จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อหุ่นยนต์

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัย North Carolina State University ได้ค้นพบกฎฟิสิกส์ใหม่ที่ควรจะมีผลกระทบอย่างมากต่อด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ กฎใหม่นี้ช่วยแก้ปัญหาบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการจับของหุ่นยนต์ ซึ่งมักจะพึ่งพาในหลายๆ ด้าน หุ่นยนต์เหล่านี้ต้องดิ้นรนในการคำนวณแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อจับวัตถุ โดยเฉพาะใน môi trườngที่เปียกชื้น

Lilian Hsiao เป็นรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่มหาวิทยาลัย North Carolina State University และเป็นผู้เขียนบทความ paper กฎใหม่นี้ถูกพัฒนาโดย Hsiao และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Yunhu Peng ซึ่งเป็นผู้เขียนบทความหลัก

“งานของเราที่นี่เปิดประตูสู่การสร้างอุปกรณ์ฮาพติกและหุ่นยนต์ที่เชื่อถือได้และใช้งานได้จริงในด้านต่างๆ เช่น การผ่าตัดทางไกลและการผลิต” Hsiao กล่าว

EHL Friction

ปัญหาสำคัญในด้านนี้คือแรงเสียดทานแบบ elastohydrodynamic lubrication (EHL) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อผิวสองชิ้นมาเข้าใกล้กันโดยมีของเหลวบางๆ อยู่ระหว่างนั้น ซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่อมีการถูส่วนปลายของนิ้วเข้าด้วยกัน โดยที่ของเหลวบางๆ คือน้ำมันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

แรงเสียดทาน EHL ยังสามารถเกิดขึ้นเมื่อหุ่นยนต์ยกของที่มีน้ำมันหรืออุปกรณ์ศัลยกรรมที่ใช้ในร่างกาย แรงเสียดทานเป็นสิ่งที่ทำให้เราสามารถจับและถือวัตถุได้โดยไม่ตกลง

“การเข้าใจแรงเสียดทานเป็นสิ่งที่ชัดเจนสำหรับมนุษย์ — แม้เมื่อเรากำลังจัดการจานที่มีน้ำสบู่” Hsiao กล่าว “แต่มันเป็นสิ่งที่ยากมากที่จะคำนวณแรงเสียดทาน EHL เมื่อพัฒนาวัสดุที่ควบคุมความสามารถในการจับของหุ่นยนต์”

วิศวกรต้องการเฟรมเวิร์กที่สามารถใช้ได้กับลวดลายต่างๆ วัสดุ และสภาพการทำงานแบบไดนามิก หากต้องการควบคุมแรงเสียดทาน EHL ได้บ้าง

“กฎนี้สามารถใช้เพื่อคำนวณแรงเสียดทาน EHL และสามารถใช้กับระบบอ่อนๆ ได้ — ตราบใดที่ผิวของวัตถุมีลวดลาย” Hsiao กล่าว

ลวดลายผิวรวมถึงผิวที่ยกขึ้นเล็กน้อยบนปลายนิ้วของเรา หรือร่องที่มีอยู่บนผิวของเครื่องมือหุ่นยนต์

หลักการใหม่นี้พึ่งพาสมการ 4 ตัวเพื่อคำนวณแรงทางกายภาพทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทาน EHL ทีมวิจัยได้แสดงผลลัพธ์จาก 3 ระบบ รวมถึงนิ้วของมนุษย์ หัวนิ้วหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ และเครื่องมือ tribo-rheometer ซึ่งสามารถวัดแรงเสียดทานได้

“ผลลัพธ์เหล่านี้มีประโยชน์มากในมือหุ่นยนต์ที่มีการควบคุมที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นในการจัดการกระบวนการผลิตได้อย่างน่าเชื่อถือ” Hsiao กล่าว “และมีการใช้งานที่ชัดเจนในด้านการผ่าตัดทางไกล ซึ่งแพทย์ควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกลเพื่อทำการผ่าตัด เรามองว่านี่เป็นการพัฒนาที่สำคัญสำหรับการเข้าใจการสัมผัสและการควบคุมการสัมผัสในระบบสังเคราะห์”