Универсален хващач няма как да бъде създаден? Екип от американски инженери е готов да поспори с това

Човешката ръка е оптималният инструмент за захващане и манипулиране – сръчен, прецизен, силен и същевременно деликатен, способен както да повдига големи тежести, така и да разгръща внимателно страниците на книга.

 

Дизайнерите на хващачи за роботи непрестанно се стремят да се доближат до тази гъвкавост, но непрекъснато срещат ограничения, опитвайки се да комбинират различни приложения в едно и също устройство. На всички тях им е ясно, че създаването на абсолютно универсален захващащ модул, който едновременно е мощен, но с фини движения, издръжлив, но безупречно точен, с голяма товароносимост, но нежен към крехките обекти, е почти невъзможно.

 

Безпрецедентна комбинация от сила и деликатност

 

Екип от инженери и изследователи от Държавния университет в Северна Каролина е разработил иновативен мултифункционален хващач, достатъчно деликатен, за да захване… капка вода и същевременно достатъчно силен, за да повдигне близо 6 килограма и половина! Устройството е и изключително сръчно – може да сгъне дреха, както и прецизно дотолкова, че да захване микрофилми с 20 пъти по-малка дебелина от човешки косъм.

 

Потенциалните му приложения? В индустрията и производството, безспорно, например в хранително-вкусовата, фармацевтичната промишленост или електрониката.

 

В модула е интегрирана и новаторска технология, която позволява да бъде управляван посредством електрическите сигнали, произвеждани от мускулите на предмишницата, което създава широки възможности за бъдещото му използване в сферата на ортопедията и протетиката.

 

Системата е успешно тествана при изпълнението на традиционно сложни за роботизираните протези фини действия, като закопчаване на цип, повдигане на монета, разгръщане на страници на книга или откъсване на гроздови зърна от чепка.

 

Способна е адаптивно и гъвкаво да захваща не само мъртво тегло, но и кубчета лед, фини мехурчета, вискозни флуиди като кетчуп, сурови яйчени жълтъци, зрънца рибен хайвер и цели хлъзгави риби, таблетки и други лекарства, микрокомпоненти и какво ли още не, горди са създателите й.

 

 

 

Вдъхновение от японското изкуство

 

"Неимоверно трудно е да проектираш и конструираш един единствен мек хващач, който е способен да манипулира еднакво добре с фини и тежки обекти. Обикновено се налагат компромиси или с издръжливостта, или с прецизността и деликатността. Нашият дизайн постига изумителен баланс между тези характеристики", разказват от екипа.

 

Като основа за проекта си инженерите използват по-ранно поколение от гъвкави хващачи, базирани на японската хартиена арт техника кигирами, която включва едновременно рязане и прегъване на тънки двуизмерни пластове материал за получаване на сложни 3D форми.

 

Новата разработка черпи вдъхновение от това изкуство, но се отличава със значително подобрена конструкция и траектория на захващане. Оптималната комбинация от сила и деликатност се постига посредством иновативна концепция за разпределение на силата по цялата структура на хващача.

 

Рекордни характеристики

 

"Силата на роботизираните захващащи модули обикновено се измерва чрез съотношението между собственото тегло и товароносимостта. Нашият киригами хващач тежи по-малко от половин грам (0,4 г), а е способен безпроблемно да повдигне до 6,4 кг. При него коефициентът на съотношение е близо 16 000 – 2,5 пъти повече от досегашния официален рекорд (6400)", разкриват американските инженери.

 

Едно от атрактивните предимства на новата технология е, че ключовите й характеристики се дължат основно на структурния и дизайн, а не на използвания за изработката на хващача материал. Според изследователите това означава на практика, че такива модули могат да бъдат произвеждани с изключително малки разходи и висока екосъобразност от биоразградими материали, например здрави листа на растения.

 

Подходящи за такива системи биха били приложения, в които хващачите се използват в ограничени по времетраене периоди, например за манипулиране с хранителни продукти или биомедицински материали. Киригами модулът е демонстрирал отлична ефективност и при боравенето с опасни медицински отпадъци, например използвани игли за спринцовки, разказват още създателите му.
 

Източник: North Carolina State University

Ключови думи: Киригами   хващач   робот   манипулиране   захващане   захващащ модул   ХВП   фармацевтична индустрия   електроника  

Област: Роботика