Pneumatic Puterea mâinilor moi

Griptoarele robotice convenționale cu „degete” rigide tind să fie scumpe, au capacități limitate și nu sunt adecvate în special pentru manipularea în siguranță a obiectelor delicate. Pentru a depăși astfel de obstacole, cercetătorii de la Laboratorul de robotică și biologie (Laboratorul RBO) de la Universitatea Tehnică din Berlin dezvoltă prinderi robotizate moi, adaptive, simple și ieftine. Scopul final este de a imita îndeaproape acțiunile unei mâini umane.

Printre alte proiecte, Laboratorul RBO efectuează cercetări de bază cu privire la modul de a crea și controla ceea ce denumesc Soft Hands. Obiectivul principal este de a proiecta actuatoare moi robuste, personalizabile și eficiente și tehnologia de control aferentă.

Potrivit oficialilor laboratorului, actuatoarele electromecanice tradiționale construite din componente precum motoare, angrenaje, tendoane și legături sunt predispuse la uzură, necesită multe piese și sunt dificil de asamblat. Acest lucru face ca roboții rezultați să fie scumpi și, pentru majoritatea aplicațiilor, inacordabili.

Mâinile moi reprezintă o îndepărtare de la designul clasic al mâinilor robotului, deoarece exploatează în mod specific conformitatea mecanică însoțită de strategiile sofisticate de control. Mișcările degetelor sunt alimentate de aer comprimat. Obiectivul este de a face simplificarea, flexibilitatea și adaptarea, sacrificând în același timp o poziționare ultra-precisă care nu este necesară în multe aplicații.

Laboratorul a dezvoltat mai multe prototipuri. Cea mai recentă versiune este denumită RBO Hand 2, se pare că este o mână antropomorfă ieftină, extrem de conformă și dexteră. Degetele, numite actuatoare PneuFlex, sunt confecționate din cauciuc siliconic armat cu fibre, folosind procese de fabricare a aditivilor și turnare. În viitor, actuatoarele moi pot fi tipărite 3D într-o singură etapă de fabricație folosind o varietate de materiale și proiecte, pentru a oferi capacități specifice definite de utilizator.

Construcția degetelor include o secțiune superioară de cauciuc și cauciuc încorporat cu fibre inelastice în secțiunea de jos. Infiltrarea degetului cu aer sub presiune forțează partea superioară să se extindă, în timp ce jumătatea de jos nu o face. Diferențele rezultate în lungime între partea superioară și inferioară determină îndoirea actuatorului. Filtrele de armare elicoidale consolidează și stabilizează forma actuatorului, astfel încât influxul duce la îndoire și nu la expansiune radială.

Echipa investighează, de asemenea, încorporarea senzorilor soft în actuatoarele PneuFlex. Datorită deformării ridicate, majoritatea tehnologiilor de senzori existente nu sunt compatibile cu actuatoarele flexibile. Pentru a adăuga capabilități de feedback tactil, cercetătorii explorează tehnologii alternative de senzori, cum ar fi: senzori de tulpini lichid-metal pentru deformarea senzorială; grătarul fibrelor optice pentru a sesiza forma; fibre termoplastice-elastomere conductoare pentru măsurarea tulpinii; și atingeți senzori cu suprafețe capacitive cu mai multe straturi extensibile.

RBO Hand 2 este controlat folosind un PneumaticBox relativ ieftin, un sistem dezvoltat pentru sincronizarea în timp real și controlul degetelor pneumatice. Hardware-ul PneumaticBox include o serie de valve 5/3 și un computer încorporat (Beaglebone Black) împreună cu driverele, senzorii de presiune și o sursă de alimentare 24-V. Folosește software robotizat folosit pe scară largă, precum scripturi ROS, RoboticsLab RLab și Python și poate fi controlat de la distanță printr-o rețea TCP / IP.

RBO Hand 2 a fost dezvoltat pentru a investiga capacitățile și limitele mâinilor robotizate atunci când se bazează doar pe structuri moi și deformabile. Adaptabilitatea unică a dispozitivului oferă mai multe avantaje, cum ar fi:

Rezistă ușor la coliziuni contondente

Oferă energii cu impact redus

Degetele și palma se conformează pasiv de la brațul robotului, stabilizând controlul forței

Adaptabilitatea la diferite forme de obiect simplifică controlul degetelor

Acționarea pneumatică permite geometriile complexe ale mâinii și ale actuatorului

În cele din urmă, un alt aspect important al lucrării, potrivit oficialilor RBO Lab, este faptul că tehnica soft-robot este încă la început, în comparație cu mâinile electromecanice. Cercetarea continuă asupra proiectărilor, controalelor și tehnologiilor legate de mâinile moi ar trebui să conducă la descoperiri suplimentare.