Дослідники створили роботизовані захвати, натхненні комахами
Багато м'яких роботизованих захватів натхнені згином рибячого плавця. Вони містять трикутні компоненти, які згинаються навколо об'єкта, щоб його захопити. Ці компоненти мають поперечні балки, розташовані під кутом 90 градусів, що допомагає захвату огинати предмет.
Подібні традиційні захвати потребують великого зусилля, щоб підняти предмет, і не завжди можуть маніпулювати крихкими предметами, не розчавивши їх. Дослідники з п'яти різних університетів на чолі з Пораманте Манунпонгом з Університету Південної Данії в Оденсе черпають натхнення з того, як комахи ходять і захоплюють предмети, щоб розробити новий спосіб виготовлення роботизованих захватів.
Замість поперечних променів, розташованих під кутом 90 градусів, міжнародна дослідницька група в Оденсе розмістила промені під кутами 10 або 30 градусів, подібно до присосок комах. Змінюючи кут нахилу цих променів, дослідники виявили, що їхні захватні пристрої можуть краще згинати предмети та піднімати їх, використовуючи на 20% менше зусилля.
«Ми знаємо, що багато тварин можуть чіплятися або прикріплюватися до поверхні за допомогою податливих подушечок або лап. Ми бачили, що кут нахилу подушечок у комах був іншим. У попередніх роботах вже досліджувалася зміна кута захвату, але жодна з них не проводила детальних досліджень впливу різних кутів поперечної балки всередині його рамки»
Використання меншого зусилля для захоплення предмета дозволяє захвату обробляти делікатніші предмети, наприклад харчові продукти, не розчавлюючи їх. Коли дослідники тестували захвати з балками під кутом 90 або 120 градусів, захвату потрібно було набагато більше зусиль, щоб підняти предмет.
Нові захвати також покращили ходу роботів. Стикаючись із нерівними поверхнями, такими як каміння, або круглими, наприклад трубами, по яких можна пройти, роботи могли орієнтуватися в ситуації без складного керування. Захвати нагадують ласти, які легко огинають поверхню, по якій ходить робот.
Команда дослідників Манунпонга була натхненна подушечками для прикріплення комах, але вони не єдині дослідники, які звертаються до природи для досягнення прогресу в робототехніці.
У грудні 2020 року дослідники з інженерного коледжу Університету Джорджії розробили роботизований захват, натхненний бобовими пагонами. Ці м'які захвати потребують лише одного пневматичного керування, що спрощує роботу. Захват також мав оптоволоконний датчик у еластичному стеблі робота, який міг визначати предмет, що піднімається, та будь-які зовнішні перешкоди.
«Ми пробували різні варіанти дизайну, але результати нас не задовольнили, і я згадала про боби, які вирощувала в нашому саду кілька років тому. Ця рослина може так міцно триматися за інші рослини або мотузку. Тож я провела невелике дослідження в'юнких рослин і подумала, що це хороший природний дизайн, який ми можемо вивчити»
У листопаді 2020 року дослідники з UNSW Sydney (Університет Нового Південного Уельсу) створили захват, натхненний хоботом слона. Цей захват із м'якої тканини був розроблений для роботи з важкими та крихкими предметами.
Дослідники стверджували, що універсальна технологія може широко застосовуватися в секторах, де обробляються крихкі предмети, таких як сільське господарство, харчова промисловість, а також у науці та розвідці ресурсів — навіть для операцій з порятунку людей або особистих допоміжних пристроїв.
Доктор Тхань Нго До розповів: «Наш новий захват із м'якої тканини тонкий, плоский, легкий і може захоплювати та діставати різні предмети — навіть із обмежених порожнин — наприклад, ручку всередині трубки. Цей пристрій також має вдосконалений датчик сили в реальному часі, який у 15 разів чутливіший, ніж традиційні конструкції, і визначає силу захвату, необхідну для запобігання пошкодженню предметів, з якими він працює. Існує також термоактивований механізм, який може змінювати корпус захвата з гнучкого на жорсткий і навпаки, дозволяючи йому захоплювати та утримувати предмети різної форми та ваги — до 220 разів важчі, ніж маса захвата».
Команда з Оденсе протестувала свою модель захвата, використовуючи лише м'які захвати. Їхнє наступне завдання — зробити його достатньо сильним, щоб впоратися з суворішими умовами.
«Конструкції стопи та захвата робота, сумісні з різними механічними рішеннями, були розроблені для покращення правильного формування контакту та захоплення на різних основах. Структура Fin Ray — одне з рішень. Хоча ефект Fin Ray вже було запропоновано та використано, детальних досліджень впливу різних кутів перекладини всередині його рамки не проводилося», — йдеться в дослідженні.
За словами вчених, враховуючи такі фактори, як велика площа контакту, висока енергоефективність і краща довговічність, модель Fin Ray із нестандартними перекладинами з нахилом 10 градусів забезпечує кращий компроміс порівняно з іншими моделями в межах обмежень певних геометричних параметрів.
