Използвайки нов дизайн, вдъхновен от японското изкуство за рязане на хартия, изследователите са разработили нежни, но здрави роботизирани хващачи, които могат да сгъват дрехи, да хващат капка вода и ултратънки микрофибри, да повдигат 16 000 пъти собственото си тегло и да обръщат страниците на книга. Устройството има широк спектър от потенциални приложения, от протезиране до минимално инвазивна хирургия и дълбоководни изследвания.
Напоследък сме свидетели на вълна от роботизирани хващачи, включително ръкохватки, които работят без електричество, вдъхновени са от цветя или спортуват дървени „пръсти“. Но изследователи от щатския университет на Северна Каролина (NC State) може би току-що са разработили роботизирани хващачи от следващо ниво.
„Трудно е да се разработи един-единствен, мек захват, който е способен да борави с ултрамеки, ултратънки и тежки предмети, поради компромиси между сила, прецизност и нежност“, каза Jie Yin, съответен автор на изследването. „Нашият дизайн постига отличен баланс на тези характеристики.“
За да бъде полезен в широк диапазон от ситуации, идеалният хващач трябва да може да използва деликатност, когато е необходимо, но също така да е способен на сила и сръчност. За да постигнат тези неща, изследователите се вдъхновяват от киригами, японското изкуство за рязане на хартия.
В киригами, тясно свързано с оригами, двуизмерната хартия се сгъва и нарязва, за да образува триизмерни форми. Изследователите откриха, че използването на дизайн, вдъхновен от киригами, дава уникални предимства на техния захват.
„Силата на роботизираните грайфери обикновено се измерва в съотношение полезен товар към тегло“, каза Ин. „Нашите грайфери тежат 0,4 грама и могат да повдигат до 6,4 килограма [14.1 lb]. Това е съотношение на полезен товар към тегло от около 16 000. Това е 2,5 пъти повече от предишния рекорд за съотношение полезен товар към тегло, което беше 6400. В съчетание с неговите характеристики на мекота и прецизност, здравината на грайферите предполага голямо разнообразие от приложения.“
Според изследователите тези характеристики имат повече общо с дизайна на грайферите, отколкото с това, от което са направени.
„На практика това означава, че бихте могли да изработите захващащите устройства от биоразградими материали, като например здрави листа от растения“, каза Яойе Хонг, водещ автор на изследването. „Това може да бъде особено полезно за приложения, при които бихте искали да използвате хващачите само за ограничен период от време, като например при работа с храна или биомедицински материали. Например, демонстрирахме, че хващачите могат да се използват за работа с остри медицински отпадъци, като игли.“
Говорейки за приложения, при тестване за доказателство на концепцията, изследователите интегрираха своите хващачи с мускулно контролирана (миоелектрична) протезна ръка, демонстрирайки, че тя може да прелиства страниците на книга и да бере грозде от лоза.
Хонг и др./Щатски университет на NC
„Този захват подобрява функцията за задачи, които са трудни за изпълнение с помощта на съществуващи протези, като закопчаване на определени видове ципове, вземане на монета и т.н.“, каза съавторът на изследването Хе (Хелън) Хуанг. „Новият грайфер не може да замени всички функции на съществуващите протези за ръце, но може да се използва за допълване на тези други функции. И едно от предимствата на киригами грайферите е, че няма да е необходимо да заменяте или допълвате съществуващите двигатели, използвани в роботизираните протези. Можете просто да използвате съществуващия двигател, когато използвате грайферите.“
Но изследователите вярват, че техните нови ръкохватки могат да се използват за много повече.
„Смятаме, че дизайнът на захващане има потенциални приложения в области, вариращи от роботизирани протези и обработка на храни до фармацевтично и електронно производство“, каза Ин. „Очакваме с нетърпение да работим с партньори от индустрията, за да намерим начини да използваме технологията.“
Изследването е публикувано в сп Nature Communications и видеото по-долу показва роботизирания грайфер в действие.
Универсални и многофункционални меки роботизирани хватки, които са нежни, но здрави и прецизни
източник: NC държавен университет
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
