Роботы, изготовленные из мягких материалов, зачастую лучше копируют внешний вид, движения и способности как людей, так и животных. Хотя сейчас существует бесчисленное множество мягких роботов, многие из них сложно производить в больших масштабах из-за высокой стоимости компонентов или сложного процесса изготовления.

Исследователи из Университета Коимбры в Португалии недавно разработали новую мягкую роботизированную руку, которая может быть более доступной и простой в изготовлении. Их конструкция, представленная в Cyborg и Bionic Systems, объединяет мягкие приводы с экзоскелетом, оба из которых могут быть изготовлены с использованием масштабируемых технологий.

«Большинство роботов сделаны из жестких материалов», — рассказал Tech Xplore Педро Нето, один из исследователей, проводивших исследование. «Однако, когда мы наблюдаем за животными, мы замечаем, что их тела могут состоять из твердых частей (скелетов) и мягких частей (например, мышц). Некоторые животные, такие как дождевые черви, имеют полностью мягкое тело. Черпая вдохновение из природы, мы ожидаем, что что следующее поколение роботов будет включать в себя компоненты из мягких материалов или, в некоторых случаях, они могут быть полностью мягкими».

По сравнению с жесткими роботами мягкие роботизированные системы могут быть более безопасными и лучше сосуществовать с людьми или животными как на открытом воздухе, так и в помещении. Например, если они столкнутся с людьми, животными или объектами в их окружении, эти роботы с меньшей вероятностью причинят значительный ущерб или травмы.

Ключевой целью недавней работы Нето и его коллег была разработка новой мягкой роботизированной руки, которая была бы одновременно безопасной и доступной. Такую руку теоретически было бы легче развернуть в больших масштабах, что будет способствовать новым исследованиям и инновациям в области робототехники.

«Мы использовали метод конечных элементов для оптимизации конструкции перед физическим изготовлением руки, что позволило снизить затраты на прототипирование», — объяснил Нето. «Использование обычной 3D-печати оказалось эффективным благодаря непосредственной печати некоторых компонентов из мягких материалов и печати форм из твердых материалов».

Мягкая роботизированная рука, созданная Нето и его коллегами, основана на нескольких различных материалах. Его тщательно разработанная структура была призвана имитировать внешний вид и функциональность человеческих рук, воспроизводя их движения и способности.

«Конфигурация роботизированной руки состоит из пяти мягких приводов, каждый из которых соответствует пальцу, и экзоскелета, обеспечивающего сгибаемость пальцев», — сказал Нето. «Контроллер ВКЛ-ВЫКЛ поддерживает заданные углы изгиба пальцев, позволяя руке эффективно захватывать объекты различной формы, веса и размеров».

На данный момент исследователи оценили производительность своей роботизированной руки в серии симуляций и экспериментов. Их первоначальные результаты были весьма многообещающими, поскольку рука могла успешно захватывать множество объектов различной формы, веса и размера.

«Основной вклад — это интегрированная система проектирования и производства, которая использует анализ методом конечных элементов для оптимизации конструкции до ее изготовления», — сказал Нето. «Это достижение потенциально может повысить доступность мягких роботизированных рук, одновременно снизив затраты и устранив обычно трудоемкие процедуры проектирования и производства, которые часто полагаются на ресурсоемкие итеративные рабочие процессы».

В будущем мягкая роботизированная рука, разработанная этой командой исследователей, может использоваться как академическими группами, так и отдельными робототехниками для тестирования новых алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ) и других вычислительных инструментов, направленных на развитие способностей роботов . Кроме того, его конструкция может открыть новые возможности для недорогого производства роботов-гуманоидов, которые смогут помогать людям в их повседневной деятельности.

«Наши следующие исследования будут сосредоточены на совершенствовании производства мягких приводов и датчиков с целью повышения доступности мягких роботов для более широкой аудитории», — добавил Нето. «Управление мягкими роботами с помощью искусственного интеллекта — еще одна тема исследований, над которой мы работаем».