Pneumatik Kuasa Tangan Lembut

Grippers robotik konvensional dengan "jari" tegar cenderung mahal, mempunyai keupayaan terhad dan tidak sesuai untuk mengendalikan objek halus dengan selamat. Untuk mengatasi halangan seperti itu, para penyelidik di Laboratorium Robotik dan Makmal Biologi (RBO Lab) di Universiti Teknikal Berlin sedang mengembangkan grippers robotik lembut yang bersesuaian, mudah dan murah. Matlamat utama adalah untuk meniru secara dekat tindakan tangan manusia.

Antara projek lain, Makmal RBO melakukan penyelidikan asas tentang cara membuat dan mengawal apa yang mereka sebut Soft Hand. Fokus utama adalah untuk merekabentuk penggerak lembut dan disesuaikan dengan teknologi kawalan yang berkaitan.

Menurut pegawai-pegawai makmal, penggerak elektromekanikal tradisional yang dibina daripada komponen seperti motor, gear, tendon dan pautan cenderung dipakai, memerlukan banyak bahagian, dan sulit untuk dipasang. Ini menjadikan robot yang dihasilkan mahal dan, untuk kebanyakan aplikasi, tidak boleh dibeli.

Soft Hands mewakili berlepas dari reka bentuk robot-klasik kerana mereka secara khusus mengeksploitasi pematuhan mekanikal dan strategi kawalan yang canggih. Pergerakan jari dikuasakan oleh udara termampat. Matlamatnya adalah untuk membuat mudah, fleksibel dan mudah disesuaikan sementara mengorbankan kedudukan ultra-tepat yang tidak diperlukan dalam banyak aplikasi.

Makmal telah membangunkan beberapa prototaip. Versi terbaru ini dijuluki RBO Hand 2, dilaporkan tangan antropomorfik yang murah, sangat patuh dan dexterous. Jari-jari, yang dipanggil penggerak PneuFlex, diperbuat daripada getah silikon bertetulang gentian menggunakan proses pembuatan dan penambahan bahan tambahan. Pada masa akan datang, penggerak lembut boleh dicetak 3D dalam satu langkah pembuatan menggunakan pelbagai bahan dan reka bentuk, untuk menyediakan keupayaan yang ditentukan pengguna tertentu.

Pembinaan jari termasuk bahagian atas getah, dan getah yang tertanam dengan serat tidak elastik di bahagian bawah. Dalam jari kita jari dengan kuasa udara bertekanan atas untuk melanjutkan sementara bahagian bawah tidak. Panjang yang terhasil di antara bahagian atas dan bawah menyebabkan penggerak menekuk. Helically lining tetulang fi memperkuat dan menstabilkan bentuk penggerak, jadi dalam flasi menyebabkan lentur daripada pengembangan radial.

Pasukan ini juga menyiasat menaip sensor lembut ke dalam penggerak PneuFlex. Oleh kerana kecacatan yang tinggi, kebanyakan teknologi sensor sedia ada tidak sesuai dengan penggerak fleksibel. Untuk menambah keupayaan maklum balas sentuhan, para penyelidik sedang meneroka teknologi sensor alternatif seperti: sensor tegangan cecair-logam untuk mengesan kecacatan; kisi gentian optik untuk membentuk rasa; gentian termoplastik konduktif-elastomer konduktif untuk mengukur ketegangan; dan sentuhan penderiaan dengan permukaan kapasitif berbilang lapisan yang boleh diperbaharui.

RBO Hand 2 dikawal menggunakan PneumaticBox yang agak murah, sistem yang dibangunkan untuk penyegerakan masa nyata dan kawalan jari-jari pneumatik. Perkakasan PneumaticBox termasuk pelbagai injap 5/3, dan komputer terbenam (Beaglebone Black) bersama-sama dengan pemacu injap, sensor tekanan, dan bekalan kuasa 24-V. Ia menggunakan perisian robotik yang digunakan secara meluas (seperti ROS, RoboticsLab RLab dan skrip Python) dan boleh dikendalikan dari jauh melalui rangkaian TCP / IP.

RBO Hand 2 telah dibangunkan untuk menyiasat keupayaan dan had tangan robot apabila hanya bergantung kepada struktur yang lembut dan cacat. Penyesuaian unik peranti ini menawarkan beberapa faedah, seperti:

Bersiap sedia dengan perlanggaran tumpul

Menawarkan tenaga kesan yang rendah

Jari-jari yang mematuhi pasif dan sentuhan decouple dari lengan robot, menstabilkan kawalan daya

Kesesuaian kepada pelbagai bentuk objek memudahkan kawalan jari

Pengaruh pneumatik membenarkan geometri tangan dan penggerak yang kompleks

Akhir sekali, satu lagi aspek penting dalam kerja itu, menurut pegawai-pegawai Makmal RBO, ialah kejuruteraan robot lembut masih di peringkat awal, berbanding tangan elektromekanikal. Penyelidikan berterusan ke dalam reka bentuk, kawalan dan teknologi yang berkaitan dengan tangan lembut harus menghasilkan penemuan yang lebih jauh.