Pneimatika nodrošina mīkstas rokas

Parastie robotu satvērēji ar stingriem “pirkstiem” parasti ir dārgi, tiem ir ierobežotas iespējas un tie nav īpaši piemēroti, lai droši apstrādātu delikātus priekšmetus. Lai pārvarētu šādus šķēršļus, Berlīnes Tehniskās universitātes Robotikas un bioloģijas laboratorijas (RBO Lab) pētnieki izstrādā mīkstus robotu satvērējus, kas ir pielāgojami, vienkārši un lēti. Galīgais mērķis ir cieši atdarināt cilvēka rokas darbības.

Citu projektu starpā RBO laboratorija veic pamatpētījumus par to, kā izveidot un kontrolēt to, ko viņi dēvē par mīkstajām rokām. Galvenais uzsvars ir uz robustu, pielāgojamu un efektīvu mīksto izpildmehānismu un ar tiem saistītās vadības tehnoloģijas dizainu.

Pēc laboratorijas amatpersonu teiktā, tradicionālie elektromehāniskie izpildmehānismi, kas izgatavoti no tādām sastāvdaļām kā motori, pārnesumi, cīpslas un saites, ir pakļauti nodilumam, prasa daudz detaļu un ir grūti montējami. Tādējādi iegūtie roboti ir dārgi un lielākajai daļai lietojumprogrammu - nepieejami.

Mīkstās rokas atspoguļo atkāpi no klasiskā robotu roku dizaina, jo tās īpaši izmanto mehānisko atbilstību apvienojumā ar sarežģītām vadības stratēģijām. Pirkstu kustības nodrošina saspiests gaiss. Mērķis ir padarīt satveršanu vienkāršu, elastīgu un pielāgojamu, vienlaikus upurējot īpaši precīzu pozicionēšanu, kas daudzos gadījumos nav nepieciešama.

Laboratorijā ir izstrādāti vairāki prototipi. Jaunākā versija tiek saukta par RBO Hand 2, kā ziņots, lēta, ļoti atbilstoša un veikla antropomorfā roka. Pirksti, ko sauc par PneuFlex izpildmehānismiem, ir izgatavoti no ar šķiedru pastiprināta silikona gumijas, izmantojot piedevu ražošanas un formēšanas procesus. Nākotnē mīkstos pievadus var izdrukāt 3D formātā vienā ražošanas posmā, izmantojot dažādus materiālus un dizainu, lai nodrošinātu īpašas lietotāja definētas iespējas.

Pirkstu konstrukcijā ietilpst gumijas augšējā daļa un gumija, kas apakšējā daļā iestrādāta ar neelastīgām šķiedrām. Pirkstu nospiežot ar paaugstinātu spiedienu, augšdaļa tiek izvirzīta uz priekšu, kamēr apakšējā puse to nepadara. Iegūtās garuma atšķirības starp augšējo un apakšējo daļu pievada. Ar spirālveida stiegrojumu stiprinātāji stiprina un stabilizē izpildmehānisma formu, tāpēc ieslēgums drīzāk rada liekšanos, nevis radiālo izplešanos.

Komanda arī pēta mīksto sensoru iegulšanu PneuFlex izpildmehānismos. Lielās deformējamības dēļ vairums esošo sensoru tehnoloģiju nav savietojamas ar elastīgiem izpildmehānismiem. Lai pievienotu taktilās atgriezeniskās saites iespējas, pētnieki pēta alternatīvas sensoru tehnoloģijas, piemēram: šķidrā metāla deformācijas sensori deformācijas uztveršanai; optisko šķiedru sarīvēšana, lai izprastu formu; vadītspējīgas termoplastiskās-elastomēra šķiedras celma noteikšanai; un pieskāriena sensori ar izstiepjamām daudzslāņu kapacitīvām virsmām.

RBO Roku 2 kontrolē, izmantojot salīdzinoši lētu PneumaticBox - sistēmu, kas izstrādāta pneimatisko pirkstu sinhronizēšanai un kontrolei reāllaikā. PneumaticBox aparatūrā ietilpst masīvs ar 5/3 vārstiem un iebūvētu datoru (Beaglebone Black) kopā ar vārstu vadītājiem, spiediena sensoriem un 24 V barošanas avotu. Tas izmanto plaši izmantotu, atvērtā koda robotu programmatūru (piemēram, ROS, RoboticsLab RLab un Python skriptus), un to var vadīt attālināti, izmantojot TCP / IP tīklu.

RBO Hand 2 tika izstrādāts, lai izpētītu robotu roku iespējas un robežas, paļaujoties tikai uz mīkstajām, deformējamām konstrukcijām. Ierīces unikālajai pielāgojamībai ir vairākas priekšrocības, piemēram:

Viegli iztur neasas sadursmes

Piedāvā zemas ietekmes enerģiju

Pasīvi atbilstošs pirkstu un plaukstu atsaistes kontakts no robota rokas, stabilizējot spēka kontroli

Pielāgojamība dažādām objekta formām vienkāršo pirkstu vadību

Pneimatiskā iedarbināšana pieļauj sarežģītas rokas un izpildmehānisma ģeometrijas

Visbeidzot, vēl viens svarīgs darba aspekts, pēc RBO Lab amatpersonu domām, ir tas, ka mīksto robotu inženierija joprojām ir sākumstadijā, salīdzinot ar elektromehāniskajām rokām. Turpinot pētījumus par dizainparaugiem, vadības ierīcēm un tehnoloģijām, kas saistītas ar mīkstajām rokām, būtu jārada turpmāki sasniegumi.