Нежный

Эндрю Корселли

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали роботизированное захватное устройство, достаточно мягкое, чтобы поднять каплю воды, достаточно сильное, чтобы поднять груз весом 14,1 фунта, достаточно ловкое, чтобы сложить ткань, и достаточно точное, чтобы поднять микрофильмы, которые в 20 раз тоньше человеческого волоса.

Помимо возможных производственных применений, исследователи также интегрировали устройство с технологией, которая позволяет управлять захватом с помощью электрических сигналов, вырабатываемых мышцами предплечья, демонстрируя его потенциал для использования с роботизированными протезами.

«Трудно разработать один мягкий захват, способный обрабатывать сверхмягкие, сверхтонкие и тяжелые предметы, из-за компромисса между прочностью, точностью и мягкостью», — сказал автор исследования Цзе Инь. «Наша конструкция обеспечивает превосходный баланс этих характеристик».

Конструкция новых захватов основана на более раннем поколении гибких роботизированных захватов, основанных на искусстве киригами — похожем на оригами, но включающем в себя резку и складывание двумерных листов материала для формирования трехмерных фигур.

«В наших новых захватах также используется киригами, но они существенно отличаются, поскольку мы многому научились из предыдущей конструкции», — сказал соавтор Яойе Хонг. «Нам удалось улучшить саму фундаментальную структуру, а также траекторию захватов — то есть путь, по которому захваты приближаются к объекту при его захвате».

«Сила роботизированных захватов обычно измеряется соотношением полезной нагрузки к весу», — сказал Инь. «Наши захваты весят 0,4 грамма и могут поднимать до [14,1 фунта]. Это соотношение полезной нагрузки к весу около 16 000. Это в 2,5 раза превышает предыдущий рекорд грузоподъемности, составлявший 6400 единиц. В сочетании с мягкостью и точностью прочность захватов предполагает широкий спектр применения».

Исследователи также интегрировали захватное устройство с миоэлектрическим протезом руки. «Этот захват обеспечивает расширенные функции для задач, которые трудно выполнить с использованием существующих протезных устройств, таких как застегивание определенных типов молний, ​​поднятие монеты и т. д.», — сказала соавтор Хелен Хуанг.

«Новый захват не может заменить все функции существующих протезов рук, но его можно использовать в дополнение к другим функциям», — добавил Хуанг. «И одним из преимуществ захватов киригами является то, что вам не нужно будет заменять или дополнять существующие двигатели, используемые в роботизированном протезировании. При использовании захватов можно просто использовать существующий двигатель».

Тестирование концепции показало, что захваты киригами можно использовать в сочетании с миоэлектрическим протезом, чтобы переворачивать страницы книги и срывать виноград с лозы.

«Мы считаем, что конструкция захвата имеет потенциальное применение в самых разных областях: от роботизированного протезирования и пищевой промышленности до фармацевтического производства и производства электроники», — говорит Инь. «Мы с нетерпением ждем возможности сотрудничать с отраслевыми партнерами, чтобы найти способы применения этой технологии».

Инь дала эксклюзивное интервью Tech Briefs, отредактированное для обеспечения длины и ясности. Читай ниже.

Технические сводки: Что послужило катализатором вашей работы?

Инь : В прошлом году мы опубликовали статью о киригами. В этой работе мы продемонстрировали, что этот захват можно использовать в качестве захвата, а также продемонстрировали, что он может поднять около 500 граммов. Это только для ручного использования — или использования руки для растягивания и выполнения всех демонстраций — теперь мы хотим подумать о чем-то более практичном, мы хотим расширить практические применения. Например, как мы можем интегрироваться с роботизированными руками, а также с протезом — протезом руки.

Первый вопрос заключается в том, как мы можем интегрироваться, а второй, более фундаментальный, заключается в том, как мы можем улучшить наши разработки. Итак, мы придумали новый дизайн, вдохновленный усиком огурца, потому что он изогнут, а кончик загнут. Для оформления ленты мы используем форму X.