Пневматика живить м'які руки

Звичайні роботизовані захватки з жорсткими «пальчиками», як правило, дорогі, мають обмежені можливості і не особливо підходять для безпечного поводження з делікатними предметами. Для подолання таких перешкод дослідники з лабораторії робототехніки та біології (лабораторія RBO) Технічного університету Берлін розробляють м'які роботизовані захвати, які є адаптивними, простими та недорогими. Кінцева мета - тісно імітувати дії людської руки.

Серед інших проектів, лабораторія RBO проводить базові дослідження, як створити та контролювати те, що вони називають "Soft Hands". Основна увага приділяється проектуванню надійних, настроюваних та ефективних м'яких приводів та відповідної технології управління.

За словами посадових осіб лабораторії, традиційні електромеханічні приводи, побудовані з таких компонентів, як двигуни, шестірні, сухожилля та ланки, схильні до зносу, потребують багатьох деталей і їх складно зібрати. Це робить отриманих роботів дорогими і для більшості застосувань недоступними.

М’які руки представляють собою відхід від класичного дизайну робот-рук, оскільки вони спеціально використовують механічну відповідність у поєднанні зі складними стратегіями управління. Рухи пальцями працюють від стисненого повітря. Мета полягає в тому, щоб зробити захоплення простим, гнучким і пристосованим, при цьому приносячи в жертву ультраточне позиціонування, що не потрібно для багатьох застосувань.

Лабораторія розробила кілька прототипів. Остання версія одержала назву RBO Hand 2, як повідомляється, недорога, дуже сумісна і спритна антропоморфна рука. Пальці, які називаються приводами PneuFlex, виготовлені з посиленого волокном силіконового каучуку з використанням процесів добавок та лиття. Надалі м'які виконавчі пристрої можуть бути надруковані в 3D за один крок виготовлення, використовуючи різноманітні матеріали та конструкції, щоб забезпечити конкретні визначені користувачем можливості.

Пальчикова конструкція включає гумову верхню секцію, а в нижній - гуму, вкладену нееластичними волокнами. При натисканні на палець повітрям, що знаходиться під тиском, примушує верхній бік простягатися, а нижня половина - ні. Отримані відхилення в довжині між верхом і низом призводять до вигину приводу. Гвинтово-намотувальні арматури зміцнюють і стабілізують форму приводу, тож у результаті це призводить до вигину, а не до радіального розширення.

Команда також досліджує вбудування м'яких датчиків у пускачі PneuFlex. Через високу деформативність більшість існуючих сенсорних технологій не сумісні з гнучкими приводами. Щоб додати можливості тактильного зворотного зв’язку, дослідники вивчають альтернативні сенсорні технології, такі як: датчики деформації рідкого металу для деформації чутливості; решітка з оптичних волокон до відчуття форми; електропровідні термопластично-еластомерні волокна для вимірювання деформації; і сенсорне зондування з розтяжними багатошаровими ємнісними поверхнями.

RBO Hand 2 управляється за допомогою відносно недорогого PneumaticBox - системи, розробленої для синхронізації в режимі реального часу та управління пневматичними пальцями. Обладнання PneumaticBox включає в себе масив із 5/3 клапанів та вбудований комп'ютер (Beaglebone Black) разом із драйверами клапанів, датчиками тиску та 24-В джерелом живлення. Він використовує широко використовуване робототехнічне програмне забезпечення з відкритим кодом (наприклад, ROS, RoboticsLab RLab та сценарій Python) і може управлятися дистанційно через мережу TCP / IP.

RBO Hand 2 був розроблений для дослідження можливостей та меж роботизованих рук, спираючись лише на м'які деформівні структури. Унікальна адаптованість пристрою пропонує ряд переваг, таких як:

Легко витримує тупі зіткнення

Забезпечує енергію низького впливу

Пасивно сумісні пальці та долоні від’єднують контакт від руки робота, стабілізуючи управління силою

Пристосованість до різних форм об'єкта спрощує управління пальцем

Пневматичне спрацьовування дозволяє складну геометрію руки та приводу

Нарешті, ще одним важливим аспектом роботи, за словами посадових осіб лабораторії RBO, є те, що інженерія м'яких роботів ще знаходиться в зародковому стані, порівняно з електромеханічними руками. Постійне дослідження конструкцій, засобів контролю та технологій, пов'язаних з м'якими руками, повинно призвести до подальших проривів.