Біоміметичний робототехнічний палець, створений за допомогою 3-D друку

Люди за своєю суттю здатні виконувати складні рухи руками через артикуляцію своєї ендоскелетної структури. Ці рухи можливі завдяки зв’язкам і сухожиллям, які еластично з'єднані з досить жорсткою кістковою структурою.

Нещодавно дослідники Каліфорнійського університету — університету Санта-Крус та Рітсумейкан в Японії розробили та виготовили робототехнічний палець, натхненний структурою ендоскелету людини. Цей біоміметичний робот-палець, представлений на цьогорічній Міжнародній конференції з всюдисущих роботів та навколишнього інтелекту (URAI), був зібраний за допомогою багатоматеріального 3-D принтера.

"Розробка роботизованої руки, яка містить тверді і м'які компоненти, як і людська рука, — це тема дослідження, яку я хотіла вивчати роками", — розповіла Мар'ям Тебяні, одна з дослідниць, яка проводила дослідження. TechXplore. "Поєднання еластичних та нееластичних матеріалів дозволило б вирішити поширений розрив робототехніки, коли гнучкі системи можуть важко працювати з важкими предметами, тоді як жорсткі платформи можуть вимагати складних виготовлення або контролю для досягнення спритності, порівнянної з людською рукою".

Основною метою останніх робіт Тебяні та її колег було створення робототехнічної руки, натхненної природними системами. Однак дослідники хотіли зосередити більшість своїх зусиль на розробці штучної руки, а не на виготовленні та складанні її. Таким чином, вони вирішили скористатися найсучаснішими тривимірними методами друку, які могли б спростити та прискорити загальний процес виготовлення прототипу.

"Використання багатоматеріальної тривимірної друку в процесі проектування дало нам свободу проектувати 3-х мірні структури сухожиль і зв'язок, в той же час дозволяючи нам створити робочий кабель в одному шрифті", — пояснив Тебяні. "Віско-еластичні друкарські матеріали вбудовували механічну гнучкість, яку ми шукали, оскільки вони дозволяють виробляти справді цікаві пасивні форми поведінки. По суті, цей процес дозволяє використовувати механічну конструкцію для програмування певних функцій у робота".

Палець-робот, розроблений дослідниками, має кісткову геометрію, структури зв’язок, штучні м’язи та в'язкопружні сухожилля, схожі на людські. Усі ці компоненти були синтезовані як окрема частина за допомогою багатоматеріального 3-D принтера. Тебяні та її колеги також розробили модель пальця за допомогою популярного двигуна для фізичного моделювання під назвою MuJoCo. Це дозволило їм порівнювати результати, досягнуті їхніми робототехнічними пальцями в симуляціях, з тими, які досягаються друкованим прототипом пальця в реальних умовах.

Результати, отримані дослідниками у своїх експериментах, є дуже перспективними, підкреслюючи величезний потенціал поєднання 3-D технологій друку та моделювання для створення складних систем робототехніки та отримання більшого контролю над цими системами. Методи, які вони застосовували, в кінцевому рахунку дозволили їм об'єднати використання в'язко-еластичних матеріалів, повсюдних у м'якій робототехніці та більш традиційних робототехнічних практиках, що призвело до більш чіткого відтворення структури ендоскелету людини.

"Процес проектування, який ми запропонували, дозволяє нам масштабувати геометричні та матеріальні властивості кожного елемента в наших роботах-роботах, щоб відповідати окремим людям і швидко виробляти ці прототипи шляхом автономної збірки", — сказав Тебяні. "Сучасні протези та робототехніка з телемеханікою досягли захоплюючих успіхів у взаємодії з людьми. Ми намагаємось сприяти цьому, розробляючи платформи, які є природним продовженням людської форми, а настроювані моделі є невід'ємною частиною досягти цього ».

Надалі процес проектування та виготовлення, який використовується цією групою дослідників, може бути застосований до створення декількох інших роботів-біотопних структур, таких як інші кінцівки, натхнені людиною або тваринами. Крім того, біоміметичний палець, який вони розробили, може бути використаний для розробки роботизованої руки, яка потім може бути прикріплена як до існуючих, так і до нових роботів.

"Зараз ми працюємо над розширенням цієї конструкції на всю руку і зап'ястя, щоб дозволити маніпулювати об'єктом", — сказав Тебяні. "Також у нас є плани розробити конструкції, які покладаються на варіацію представленого способу виготовлення, щоб ці системи могли бути реалізовані за допомогою 3-D принтерів, більш доступних для інших робототехніків".

Facebook Comments