Созданы руки робота с гибкостью хобота слона

Прочитано: 630 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


В отличие от обычных роботизированных рук с шарнирными и поворотными соединениями, новые гибкие руки, разработанные профессором Стефаном Зелецке и его исследовательской группой в Саарландском университете, построены с использованием мышц, изготовленных из проводов с памятью формы, которые способны сгибаться практически в любом направлении и наматываться самостоятельно. вокруг углов.

Гибкие рычаги приводятся в действие электрическим током и поэтому могут обойтись без обычного пневматического оборудования или других громоздких аксессуаров. Поскольку сам сплав с памятью формы обладает сенсорными свойствами, плечами можно управлять без дополнительных датчиков. Новая технология может быть использована для создания больших роботизированных рук с гибкостью хобота слона или ультрадисперсных щупалец для использования в эндоскопических операциях.

С 1 по 5 апреля исследовательская группа будет в Ганновер Мессе, где они будут использовать прототипы для демонстрации возможностей рукавов с памятью формы на стенде исследований и инноваций Саар. Команда Seelecke ищет партнеров, заинтересованных в разработке технологии для практического применения.

Существуют функциональные ограничения гибкости как человеческого, так и роботизированного оружия. Швы часто бывают громоздкими и соединяют жесткие кости или механические узлы. Движение обычно ограничено определенными пространственными направлениями. Напротив, хоботы слонов и щупальца осьминога предлагают гораздо большую ловкость. Наличие десятков тысяч мышц позволяет этим существам перемещать туловище или щупальце во всех направлениях, сгибать его до нужной степени и захватывать вещи с большой силой. Инженеры из Саарского университета черпают вдохновение из этих естественных моделей и разрабатывают роботизированные руки, которые устраняют необходимость в соединениях или жестких каркасах или каркасах, создавая конструкции, которые являются одновременно легкими и чрезвычайно гибкими.


Профессор Стефан Зелецке и его команда совместно с исследователями из Дармштадтского технического университета разрабатывают тонкие, точно контролируемые искусственные щупальца. В будущем система может найти применение в качестве проводника в кардиохирургии или в качестве эндоскопа при гастроскопических и колоноскопических процедурах. Поэтому исследователи наделяют искусственные щупальца дополнительными функциями, такими как захват или наконечник с регулируемой жесткостью, который обеспечивает улучшенную силу толкания. Но технология также может быть расширена для производства больших роботизированных рук, не похожих на хобот слона.

Гибкость этих новых роботизированных рук обеспечивается искусственными мышцами, используемыми исследовательской группой Саарбрюккена. Эти мышцы состоят из сверхтонких никель-титановых (нитиноловых) проводов, которые сокращаются и удлиняются контролируемым образом. Сверхтонкие нитиноловые провода сжимаются, как настоящие мышцы, в зависимости от того, протекает электрический ток или нет.

«Никель-титан — это то, что известно как сплав с памятью формы, что означает, что он способен вернуться к своей первоначальной форме после деформации. Если электрический ток протекает через нитиноловую проволоку, материал нагревается, заставляя его принимать различная кристаллическая структура, в результате чего провод становится короче. Если ток отключается, провод охлаждается и снова удлиняется », — объясняет профессор Зелецке.

Его команда в лаборатории интеллектуальных систем материалов в Саарском университете создала связки этих проводов, которые действуют как искусственные мышечные волокна. «Несколько ультратонких проводов обеспечивают большую площадь поверхности, через которую они могут передавать тепло, что означает, что они сжимаются быстрее. Провода имеют самую высокую плотность энергии из всех известных приводных механизмов. И они могут оказывать очень высокое растягивающее усилие на коротком расстоянии, «объясняет Зелецке, который также проводит исследования в ZeMA — Центре мехатроники и технологий автоматизации в Саарбрюккене. Исследовательская группа ZeMA разрабатывает ряд приложений для этих проводов, от новых систем охлаждения до новых типов клапанов и насосов.

Что касается манипуляторов роботов, исследователи связывают пучки проводов так, что они действуют как мышцы-сгибатели или разгибатели, которые, работая сообща, производят плавное движение. «Щупальца, которые могут быть использованы в будущем в качестве медицинских катетеров или в эндоскопических процедурах, имеют диаметры всего около 300-400 микрометров. Ни одна другая система привода не имеет сопоставимых размеров. Предыдущие системы, использованные для катетерных процедур, были значительно крупнее, и это имело тенденцию к ограничению. их способности », — объясняет Пол Моцки, который написал докторскую диссертацию по проводам с памятью формы и является научным сотрудником в группе профессора Зелецке.

Новые щупальца могут очень точно контролироваться и могут использоваться для создания многофункциональных инструментов. Например, дистальный кончик щупальца может быть выполнен для выполнения толкающего движения. Исследователи смоделировали точную схему движения и запрограммировали ее на полупроводниковой микросхеме. И система не нуждается в других датчиках. Сами провода предоставляют все необходимые данные. «Материал, из которого изготовлены провода, обладает сенсорными свойствами. Блок контроллера способен интерпретировать данные об электрическом сопротивлении, чтобы в любой момент он знал точное положение и ориентацию проводов», — говорит Пол Моцки.

В отличие от обычных роботизированных манипуляторов, которые требуют питания от электродвигателя или от пневматической или гидравлической системы, для манипуляторов не требуется никакого такого тяжелого оборудования, только электрический ток . «Это делает систему легкой, легко адаптируемой и тихой в эксплуатации, а это означает, что производственные затраты относительно низкие», — говорит профессор Зелецке. Исследовательская группа будет демонстрировать свои системные прототипы в Ганновер Мессе и будет демонстрировать потенциал этих новых непрерывных роботизированных вооружений.

Созданы руки робота с гибкостью хобота слона



Новости партнеров

Загрузка...