Kỹ sư Vẽ cảm hứng từ Thiên nhiên để Phát triển Kẹp Robot mềm

Các kỹ sư từ Đại học Georgia đã theo mô hình ngày càng tăng là vẽ cảm hứng từ thiên nhiên để phát triển robot. Trong khi thường là các tính năng động vật trong thiên nhiên như cánh tay bạch tuộc, lần này nhóm đã tìm kiếm đậu que để phát triển một kẹp robot mềm.

Các tính năng cảm hứng nhất của đậu que và các cây dây leo khác đối với các nhà nghiên cứu là các chồi nhạy cảm với chạm, được sử dụng để quấn quanh các vật hỗ trợ. Robot được phát triển bởi nhóm UGA có thể hoạt động theo cách tương tự, nắm bắt 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 các thiết kế khác nhau nhưng không hài lòng với kết quả, sau đó tôi nhớ lại đậu que tôi trồng trong vườn vài năm trước,” Fok nói. “Thực vật này có thể nắm giữ các thực vật hoặc dây thừng rất chặt. Vì vậy, tôi đã nghiên cứu về các cây dây leo và nghĩ rằng đó 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 cũng bao gồm Mei Yang và Ning Liu, ứng viên tiến sĩ kỹ thuật; Liam Paul Cooper, người đang học kỹ thuật hệ thống máy tính; và Xianqiao Wang, giáo sư phụ tá tại Trường Kỹ thuật. 

“Hành động quấn dây của robot chỉ yêu cầu một điều khiển khí nén đơn, điều này làm cho hoạt động của nó trở nên đơn giản bằng cách loại bỏ nhu cầu phối hợp phức tạp giữa nhiều điều khiển khí nén,” Fok tiếp tục. “Vì chúng tôi sử dụng một chuyển động quấn dây độc đáo, kẹp 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 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 quang học sợi trong trung tâm của cột sống đàn hồi của robot, có thể cảm nhận góc quấn dây, các tham số vật lý của mục tiêu và bất kỳ sự xáo trộn bên ngoài nào có thể gây ra mục tiêu bị lỏng,” Fok nói.

Kẹp robot mềm dài khoảng ba inch, và nó 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 thực vật dễ vỡ, robot phẫu thuật và xử lý mẫu nghiên cứu trong ống nghiệm.

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của kẹp robot mềm khi nắm bắt các vật thể như bút chì và cọ vẽ. Nó có thể hoạt động với một vật thể nhỏ như một dây mỏng trên một kẹp giấy thẳng. Ngoài việc hiệu quả, thiết bị có tính tái tạo tuyệt vời, độ chính xác quấn dây cao và khả năng phát hiện xáo trộn bên ngoài chính xác.

Đội sẽ hiện tại làm việc trên việc cải thiện điều khiển phản hồi tự động, mà các đọc cảm biến quang học sợi 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 quấn dây này với cảm biến quang học nhúng tạo thành một khối xây dựng cho một robot mềm toàn diện hơn. Có một thiết kế và điều khiển đơn giản hơn chắc chắn là một lợi thế,” Fok nói.