นักวิจัยพัฒนาแขนกลอ่อนแบบอ่อนนุ่มที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาหมึก

นักวิจัยจากโรงเรียนวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ฮาร์วาร์ด (SEAS) และมหาวิทยาลัย Beihang ได้พัฒนาแขนกลอ่อนแบบอ่อนนุ่มที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาหมึก ซึ่งสามารถจับ ย้าย และจัดการวัตถุได้หลากหลายรูปแบบด้วยการออกแบบที่ยืดหยุ่นและแคบลง

การพัฒนานี้เป็นตัวอย่างอีกอย่างหนึ่งของหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ในปลาหมึก สองในสามของเซลล์ประสาทอยู่ในแขน ทำให้แต่ละแขนสามารถทำงานอิสระได้ แขนของปลาหมึกสามารถแก้ปม เปิดฝาขวด และหุ้มเหยื่อที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ ได้ หนึ่งในด้านที่น่าประทับใจที่สุดของแขนคือส่วนดูดที่สามารถสร้างผนึกที่แข็งแรงบนพื้นผิวที่ขรุขระใต้น้ำ

August Domel เป็นนักศึกษาระดับ博士ที่ฮาร์วาร์ดและเป็นหนึ่งในผู้เขียนบทความ

“การวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาหมึกมุ่งเน้นไปที่การจำลองการดูดหรือการเคลื่อนไหวของแขน แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง” Domel กล่าว “การวิจัยของเราคือการแรกที่จะ量化มุมที่แคบลงของแขนและหน้าที่ที่รวมกันของการงอและการดูด ซึ่งช่วยให้สามารถใช้เครื่องจับขนาดเล็กเพียงตัวเดียวสำหรับวัตถุหลากหลายที่จะต้องใช้เครื่องจับหลายตัว”

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน Soft Robotics

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

ขั้นตอนแรกที่นักวิจัยทำคือการศึกษามุมที่แคบลงของแขนปลาหมึกจริง จากนั้นจึงหาวิธีการออกแบบที่ดีที่สุดสำหรับหุ่นยนต์อ่อนที่จะงอและจับวัตถุ ทีมงานศึกษาการจัดวางและโครงสร้างของส่วนดูดและหาวิธีเพิ่มส่วนดูดเหล่านั้นเข้าไปในดีไซน์ใหม่

Zhexin Xie เป็นหนึ่งในผู้เขียนและนักศึกษาระดับ博士ที่มหาวิทยาลัย Beihang เขาเป็นผู้ร่วมคิดค้น Festo Tentacle Gripper ซึ่งเป็นการนำไปใช้แบบครบวงจรครั้งแรกในต้นแบบเชิงพาณิชย์

“เราลอกเลียนแบบโครงสร้างและกระจายตัวของส่วนดูดเหล่านั้นสำหรับเครื่องกระตุ้นอ่อนของเรา” Xie กล่าว “แม้ว่าดีไซน์ของเราจะเรียบง่ายกว่าแบบจำลองทางชีววิทยา แต่ส่วนดูดที่ใช้แรงดูดที่ลอกเลียนแบบชีวภาพสามารถยึดติดกับวัตถุเกือบทุกชนิด”

แขนกลอ่อนนุ่มถูกควบคุมโดยนักวิจัยด้วยวาล์วสองตัว วาล์วหนึ่งใช้สำหรับใช้แรงดันในการงอแขน และอีกวาล์วหนึ่งใช้สำหรับสร้างสุญญากาศที่ทำให้ส่วนดูดทำงาน นักวิจัยสามารถเปลี่ยนแรงดันและความว่างเพื่อให้แขนยึดติดกับวัตถุ หุ้มรอบวัตถุ และปล่อยวัตถุ

อุปกรณ์ได้รับการทดสอบโดยนักวิจัยบนวัตถุหลากหลาย รวมถึงแผ่นพลาสติกบาง ถ้วยกาแฟ ท่อทดสอบ ฟองไข่ และปูยักษ์ เนื่องจากดีไซน์ที่แคบลง แขนกลอ่อนนุ่มจึงสามารถทำงานในพื้นที่แคบเพื่อหยิบจับวัตถุ

Katia Bertoldi เป็นหนึ่งในผู้เขียนและเป็นศาสตราจารย์แห่งวิชาเครื่องกลและวิศวกรรมประยุกต์

“ผลลัพธ์จากการศึกษาของเรานำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับการสร้างเครื่องกระตุ้นอ่อนรุ่นต่อไปสำหรับการจับวัตถุที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ และยังช่วยให้เราเข้าใจความสำคัญของมุมที่แคบลงของแขนในชนิดปลาหมึกต่างๆ” Bertoldi กล่าว