Щупальця восьминога можуть рухатися в різних напрямках, але також утворюють жорсткі структури, схожі на суглоби, для більш точних рухів. Гусениці можуть пересуватися за допомогою рухів дюймових черв’яків, а також згортатися і йти від хижаків. Такі можливості дозволяють організмам виживати в природному, необлаштованому світі. Однак створення роботів з подібною плавністю рухів було непростим завданням.
Але за допомогою розтягування – тобто викликаного взаємодією вакууму між пучками дрібних волокон – команда робототехніків розробила” м’яких ” роботів, які мають достатню спритність, щоб впоратися з кубиком рубіка або закрутити кришку на банку. Результати роботи дослідників під керівництвом ребекки крамер-боттільо, доцента кафедри машинобудування та матеріалознавства джона дж. Лі, опубліковані в науковому журналі science advances.
Ключовим моментом в роботах дослідників єльського університету, сша є те, що їх сервоприводи – пристрої, що перетворюють енергію в механічну роботу – об’єднані з волокнами, які можуть швидко ставати твердими. “на відміну від робототехнічних систем, що використовують кілька актуаторів, які активують підмножину таких приводів залежно від бажаної конфігурації тіла та поведінки, ми розробили інвертований підхід, за допомогою якого один актуатор може досягти безлічі траєкторій шляхом моделювання та управління властивостями матеріалу на поверхні виконавчої ланки”, – говорить крамер-боттільо.
Типові пневматичні м’які приводи включають в себе фіксовані структури з більш жорсткого матеріалу, тому при запуску приводи рухаються тільки в одному запрограмованому напрямку. “але за допомогою затискання волокон ми можемо помістити ці волокна, що регулюють жорсткість, навколо актуатора, так що ви можете вибирати, яка частина стає жорсткою”, – говорить білідж янг, аспірант лабораторії крамера-боттільо і провідний автор дослідження. Волокна, затиснуті силою вакууму, забезпечують підвищену жорсткість на різних сторонах робота”.
“вибіркова зміна жорсткості циліндричного приводу дозволяє йому рухатися практично в будь – якому напрямку, що імітує роботу біологічної системи”, – сказав янг. “це робить нас на крок ближче до імітації того, що може зробити природа”.
Звичайні роботизовані пристрої захоплення мають обмежений діапазон руху. Однак система розтягуються волокон забезпечує достатній контроль, щоб робототехніки змогли створити спритний захоплюючий пристрій, схожий на людську руку. Кожен з роботизованих пальців пристрою має свій власний набір волокон, що забезпечує йому кілька типів рухів. Залежно від того, які волокна затискаються, роботизовані пальці демонстрували три різних режими захоплення: “щипковий захоплення” для захоплення відносно невеликих предметів, рух “назовні-гак” для захоплення внутрішніх частин увігнутих предметів і скручує рух. Використовуючи три режими захоплення окремо, маніпулятор зміг взяти кубик рубіка, підняти миску і закрутити кришку з банки.
При використанні волокон для затискання при розтягуванні режими жорсткості можуть змінюватися менш ніж за десяту частку секунди. Така маневреність дозволяє дослідникам досягти своєї наступної мети-виготовити листи, що змінюють форму, і динамічно управляти кривизною поверхні роботів за допомогою цієї системи.
