Ученые створили легкие роботи, натхненні спідер-джойнтами

Ученi на Макс-Планківському інституті інтелектуальних систем у Німеччині та в Університеті Колорадо в Боулдері у Сполучених Штатах створили нові легкі роботи, використовуючи принципи спідер-джойнтів.

Дослідження під назвою „Спідер-інспіровані електрогідравлічні актуатори для швидких, м’якоактуованих джойнтів“ було опубліковано в Advanced Science.

Павуки часто слугують джерелом натхнення в галузі робототехніки, особливо оскільки вони рухають свої кінцівки через гідравлічні механізми активації під час полювання на здобич, які вчені намагаються реалізувати в роботах.

Використовуючи ці принципи, команда вчених змогла керувати артикулованими роботами без будь-яких громіздких компонентів і з’єднувачів, що допомагає уникнути їх важкості та збільшити мобільність і швидкість.

Через легкі прості конструкції, використані в його будівництві, робот може стрибати в 10 разів свою висоту.

https://www.youtube.com/watch?v=XtZSv7ZcoxY

SES Джойнти

Ученi покладалися на спідер-інспіровані електрогідравлічні м’якоактуовані джойнти, або SES джойнти, для досягнення високої продуктивності в роботах. Джойнти можуть бути сконфігуровані різними способами, навіть поза арахно-ботом.

Дослідницька робота деталізує двонаправлений джойнт, багаторозрізний штучний кінцівку та трипальцевий хват, який можна використовувати для захоплення та підняття об’єктів. Всі ці творіння мають схожі риси. Вони легкі, прості та демонструють високу продуктивність, що робить їх корисними для робототехнічних систем, які вимагають швидкого руху та взаємодіють з різними середовищами.

SES джойнти були засновані на HASEL технології, раніше винайденої командою для створення штучних м’язів. SES джойнти імітують екзоскелетний механізм, який має як жорсткі, так і м’які елементи, подібно до того, як павук розтягує свої ноги через гідравлічні сили.

Розробка спідер-інспірованих роботів

Ученi спочатку створили гнучкий мішок з тонких пластикових плівок, які були наповнені рідиною діелектриком. Електроди були розміщені на кожній стороні мішка, а кишені служили актуаторами, з гідравлічною силою, генерованою через електростатичні сили.

Мішок з’єднаний з роторним джойнтом, і коли високе напруження прикладено між електродами, рідина діелектрик зміщується всередині мішка, а джойнт згинається. SES джойнти можуть повертатися до 70 градусів, що призводить до високих крутних моментів, і вони можуть повернутися до початкової позиції дуже легко.

Крістоф Кеплінгер є директором відділу робототехнічних матеріалів в Макс-Планківському інституті інтелектуальних систем.

„SES джойнти дуже прості та легкі, оскільки немає периферійних компонентів, які важать робот“, каже Кеплінгер. „Багато застосунків для м’яких роботів вимагають універсальних актуаторів. Ці спідер-інспіровані джойнти дозволяють досягти високої функціональності та споживають лише мало потужності, вони легкі та дешеві у виробництві — пласти, які ми використовуємо, використовуються для упаковки харчових продуктів, — і їхнє виробництво легко масштабується. Це всі якості, які є критичними для проектування роботів, які можуть рухатися різними способами та маніпулювати різними об’єктами без їхнього пошкодження“.

Ученi продемонстрували універсальність SES джойнтів через застосування трипальцевого хвату. Якщо хват залежав би від м’язоподібної структури, він був би заблокований при спробі захопити об’єкт. Але з SES джойнтами як шарнірами, значно менше місця потрібно.

Ніколас Келларіс є першим автором статті.

„Дослідження виділяється тим, що ми можемо використовувати широкий спектр матеріалів, навіть пластик, використовуваний для виготовлення пакетів з чіпсами, для створення мішків“, каже Келларіс. „Таким чином ми можемо реалізувати SES у широкому діапазоні геометрій з спеціально налаштованими характеристиками активації“.

Філіп Ротемунд є другим автором публікації.

„Останньою метою нашого дослідження не було створення спідер-робота“, додає Ротемунд. „Ми хотіли розробити сучасний, активний джойнт, який можна встановити в будь-який тип робота“.