Các Kỹ Sư Phát Triển Tay Gắp Robot Mềm Bằng Cách Lấy Ý Tưởng Từ Thiên Nhiên

Các kỹ sư từ Đại học Georgia đã theo đuổi mô hình ngày càng tăng là lấy ý tưởng từ thiên nhiên để phát triển robot. Trong khi thường là các đặc điểm động vật trong thiên nhiên như cánh tay bạch tuộc, lần này nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm đậu pole để phát triển một tay gắp robot mềm.

Đặc điểm truyền cảm hứng nhất của đậu pole và các loại cây dây leo khác đối với các nhà nghiên cứu là các chồi nhạy cảm với chạm, được sử dụng để quấn quanh các hỗ trợ. Robot được nhóm UGA phát triển có thể hành động theo cách tương tự, nắm giữ chắc chắn nhưng nhẹ nhàng các vật thể từ đường kính một milimét.

Mable Fok là giáo sư phụ tá và là tác giả chính của nghiên cứu.

“Chúng tôi đã thử nghiệm các thiết kế khác nhau nhưng không hài lòng với kết quả, sau đó tôi nhớ lại đậu pole mà tôi đã trồng trong vườn vài năm trước,” Fok nói. “Loại cây này có thể nắm giữ các cây khác hoặc dây thừng rất chặt. Vì vậy, tôi đã nghiên cứu về các loại cây dây leo và nghĩ rằng đây là một thiết kế tốt từ thiên nhiên để chúng tôi khám phá.”

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Optics Express.

Đội ngũ nghiên cứu cũng bao gồm Mei Yang và Ning Liu, ứng viên tiến sĩ kỹ thuật; Liam Paul Cooper, sinh viên năm cuối học kỹ thuật hệ thống máy tính; và Xianqiao Wang, giáo sư phụ tá tại Trường Kỹ thuật. 

“Robot của chúng tôi chỉ cần một bộ điều khiển khí nén đơn, điều này làm cho hoạt động của nó trở nên đơn giản hơn bằng cách loại bỏ nhu cầu phối hợp phức tạp giữa nhiều bộ điều khiển khí nén,” Fok tiếp tục. “Vì chúng tôi sử dụng một chuyển động dây leo độc đáo, tay gắp robot mềm hoạt động tốt trong không gian hạn chế và chỉ cần một không gian hoạt động nhỏ.”

Thiết Bị Robot

Một khía cạnh độc đáo khác của thiết bị UGA là cảm biến nhúng cung cấp thông tin phản hồi thời gian thực quan trọng, điều này giúp nó vượt trội so với các robot khác trên thị trường.

“Chúng tôi đã nhúng một cảm biến sợi quang trong trung tâm của cột sống đàn hồi của robot, có thể cảm nhận góc dây leo, các tham số vật lý của mục tiêu và bất kỳ sự xáo trộn bên ngoài nào có thể khiến mục tiêu bị lỏng,” Fok nói.

Tay gắp robot mềm có chiều dài khoảng ba inch, và được chế tạo từ silicone. Các nhà nghiên cứu tin rằng nó có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như nông nghiệp, y tế và nghiên cứu. Các ứng dụng cụ thể bao gồm đóng gói sản phẩm nông nghiệp như cây trồng dễ vỡ, robot phẫu thuật và xử lý mẫu nghiên cứu trong ống nghiệm.

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của tay gắp robot mềm khi cầm các vật thể như bút chì và cọ vẽ. Nó có thể làm việc với một vật thể nhỏ như một sợi dây trên một kẹp giấy thẳng. Ngoài việc hiệu quả, thiết bị này còn có khả năng lặp lại cao, độ chính xác dây leo cao và khả năng phát hiện xáo trộn bên ngoài chính xác.

Đội ngũ sẽ hiện đang làm việc để cải thiện điều khiển phản hồi tự động, điều mà các đọc cảm biến sợi quang sẽ cung cấp thông tin chi tiết. Họ cũng sẽ tìm cách thu nhỏ thiết kế, làm cho nó trở nên phù hợp hơn như một thiết bị y sinh.

“Robot mềm dây leo này với cảm biến sợi quang nhúng tạo thành một khối xây dựng cho một robot mềm toàn diện hơn. Việc có một thiết kế và điều khiển đơn giản hơn là chắc chắn một lợi thế,” Fok nói.