Используя новый дизайн, вдохновленный японским искусством резки бумаги, исследователи разработали мягкие, но прочные роботизированные захваты, которые могут складывать одежду, захватывать капли воды и сверхтонкие микроволокна, поднимать в 16 000 раз больше собственного веса и переворачивать страницы. книга. Устройство имеет широкий спектр потенциальных применений, от протезирования до малоинвазивной хирургии и глубоководных исследований.
В последнее время мы видели множество роботизированных захватов, в том числе захваты, которые работают без электричества, вдохновлены цветами или спортивными деревянными «пальцами». Но исследователи из Университета штата Северная Каролина (штат Северная Каролина), возможно, только что разработали роботизированные захваты следующего уровня.
«Сложно разработать один мягкий захват, способный работать со сверхмягкими, ультратонкими и тяжелыми предметами. объекты из-за компромисса между силой, точностью и мягкостью», — сказал Цзе Инь, корреспондент, автор исследования. «Наш дизайн обеспечивает превосходный баланс этих характеристик».
Чтобы быть полезным в самых разных ситуациях, идеальный захватчик должен уметь проявлять деликатность там, где это необходимо, но также быть способным проявлять силу и ловкость. Чтобы добиться этого, исследователи черпали вдохновение в киригами, японском искусстве вырезания из бумаги.
В киригами, тесно связанном с оригами, двухмерная бумага складывается и разрезается, чтобы сформировать трехмерные фигуры. Исследователи обнаружили, что использование конструкции, вдохновленной киригами, дало их захвату уникальные преимущества.
«Мощность роботизированных захватов обычно измеряется отношением полезной нагрузки к весу», — сказал Инь. «Наши захваты весят 0,4 грамма и могут поднимать до 6,4 кг [14,1 фунта]. Это отношение полезной нагрузки к весу составляет около 16 000. Это в 2,5 раза превышает предыдущий рекорд отношения полезной нагрузки к массе, составлявший 6400 единиц. В сочетании с такими характеристиками, как мягкость и точность, прочность захватов предполагает широкий спектр применения».
По мнению исследователей, эти характеристики в большей степени связаны с конструкцией захватов, а не с их назначением. сделаны из.
«С практической точки зрения это означает, что захваты можно изготавливать из биоразлагаемых материалов, таких как крепкие листья растений, — говорит Яой Хун, ведущий автор исследования. «Это может быть особенно полезно для приложений, где вы хотите использовать захваты только в течение ограниченного периода времени, например, при работе с пищевыми продуктами или биомедицинскими материалами. Например, мы продемонстрировали, что захваты можно использовать для обработки острых медицинских отходов, таких как иглы».
Говоря о приложениях, в ходе проверки концепции исследователи объединили свои захваты с управляемым мышцами (миоэлектрическим) протезом руки, продемонстрировав, что он может переворачивать страницы книги и собирать виноград с лозы.
Захват киригами может захватывать каплю воды весом 6,4 кг/14,1 фунта, интегрироваться в протез руки и изготавливаться из растительных материалов. Хонг и др./Университет штата Северная Каролина
«Эта функция захвата улучшена для задач, которые трудно выполнить с помощью существующих протезов, таких как застегивание молний определенных типов, сбор монет и т. д.», — сказал соавтор исследования Хэ (Хелен) Хуанг. «Новый захват не может заменить все функции существующих протезов рук, но его можно использовать для дополнения этих других функций. И одно из преимуществ захватов киригами заключается в том, что вам не нужно будет заменять или дополнять существующие двигатели, используемые в роботизированных протезах. Вы можете просто использовать существующий двигатель при использовании захватов».
Но исследователи считают, что их новые захваты можно использовать для гораздо большего.
«Мы считаем, что захват У дизайна есть потенциальные применения в самых разных областях, от роботизированного протезирования и пищевой промышленности до производства фармацевтики и электроники», — сказал Инь. «Мы рассчитываем на сотрудничество с отраслевыми партнерами, чтобы найти способы применения технологии».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications, а в приведенном ниже видео показано, как роботизированный захват в действии.
Универсальные и многофункциональные мягкие роботизированные захваты, мягкие, но прочные и точные.
