Новий відкритий закон фізики суттєво вплине на робототехніку

Дослідники університету штату Північна Кароліна відкрили новий закон фізики, який повинен мати великі наслідки для галузі робототехнологій. Новий закон допомагає вирішити деякі питання, пов’язані з захопленням роботами, яке зазвичай використовується в багатьох різних галузях. Ці роботи мають труднощі з урахуванням тертя, яке відбувається при захопленні об’єктів, особливо у вологих середовищах.

Ліліан Хсао є асистентом професора хімічної та біомолекулярної інженерії університету штату Північна Кароліна та відповідальний автор статті. Новий принцип був розроблений Хсао та аспірантом Юнху Пенгом, який є першим автором.

“Наша робота тут відкриває двері до створення більш надійних та функціональних тактильних та робототехнічних пристроїв у застосуваннях, таких як телемедicina та виробництво,” каже Хсао.

Тертя EHL

Основною проблемою в цій галузі є тертя при еластогідродинамічній змазці (EHL). Тертя EHL відбувається, коли дві тверді поверхні вступають у контакт з тонким шаром рідини, який знаходиться між ними. Це часто відбувається, коли дві фаланги пальців труться одна об одну, в цьому випадку рідиною є тонкий шар природної олії.

Тертя EHL також може відбуватися, коли роботизована клешня піднімає об’єкт, покритий олією, або хірургічний інструмент, який використовується всередині тіла. Тертя дозволяє нам захоплювати та утримувати речі без їх падіння.

“Поняття тертя є інтуїтивним для людей – навіть коли ми обробляємо мильні тарілки,” каже Хсао. “Але це дуже складно врахувати тертя EHL при розробці матеріалів, які контролюють здатність роботів захоплювати об’єкти.”

Інженерам потрібна рамка, яка може бути застосована однаково до різних узорів, матеріалів та динамічних умов роботи, якщо вони хочуть контролювати тертя EHL до певної міри.

“Цей закон може бути використаний для урахування тертя EHL та може бути застосований до багатьох різних м’яких систем -只要 поверхні об’єктів мають узор,” каже Хсао.

Узори поверхні включають легкий підйом на кінчиках наших пальців або канавки, які присутні на поверхні роботизованого інструменту.

Новий принцип ґрунтується на чотирьох рівняннях для урахування всіх фізичних сил, присутніх у терті EHL. Команда дослідників продемонструвала три системи, включаючи людські пальці, біоінспірований роботизований палець та трибореометричний інструмент, який може вимірювати сили тертя.

“Ці результати дуже корисні для роботизованих рук, які мають більш тонкий контроль за процесами виробництва,” каже Хсао. “І це має очевидні застосування в галузі телемедицини, де хірурги дистанційно контролюють роботизовані пристрої для виконання хірургічних процедур. Ми розглядаємо це як фундаментальний прорив у розумінні дотику та контролю дотику в синтетичних системах.”