Pneumatika Powers lágy kéz

A hagyományos, merev „ujjakkal” ellátott robotmegfogók általában drágák, korlátozott képességekkel rendelkeznek és nem alkalmasak különösen a kényes tárgyak biztonságos kezelésére. Az ilyen akadályok leküzdése érdekében a berlini műszaki egyetem Robotikai és Biológiai Laboratóriumának (RBO Lab) kutatói adaptív, egyszerű és olcsó puha robotmegfogókat dolgoznak ki. A végső cél az emberi kéz cselekedeteinek szoros utánozása.

Más projektek mellett az RBO Lab alapkutatást végez arról, hogyan lehet létrehozni és irányítani a Soft Hands kifejezést. A fő hangsúly a robusztus, testreszabható és hatékony puha hajtóművek és a kapcsolódó vezérlőtechnika tervezése.

A laboratóriumi tisztviselők szerint a hagyományos elektromechanikus hajtóművek, amelyek olyan alkatrészekből épülnek fel, mint a motorok, fogaskerekek, inak és összeköttetések, hajlamosak kopásra, sok alkatrészt igényelnek és nehéz összeállítani. Ez a kapott robotokat drágává teszi, és a legtöbb alkalmazás számára megfizethetetlen.

A lágy kéz a klasszikus robot-kéz kialakításától való eltérést képviseli, mivel kifejezetten kihasználják a mechanikai megfelelést és a kifinomult irányítási stratégiákat. Az ujjmozgásokat sűrített levegő biztosítja. A cél az, hogy a megragadás egyszerű, rugalmas és alkalmazható legyen, miközben feláldozza az ultra-pontos pozicionálást, ami sok alkalmazásban nem szükséges.

A laboratórium több prototípust fejlesztett ki. A legújabb verziót az RBO Hand 2-nek nevezték el, állítólag olcsó, nagyon megfelelő és ügyes antropomorf kéz. Az ujjak, úgynevezett PneuFlex szelepmozgatók, szálerősítésű szilikongumiból készülnek, adalékanyag-előállítási és öntési eljárások felhasználásával. A jövőben a puha hajtóművek 3D-ben kinyomtathatók egy gyártási lépésben, különféle anyagok és minták felhasználásával, a felhasználó által meghatározott lehetőségek biztosítása érdekében.

Az ujjszerkezet tartalmaz egy gumi felső részt és egy gumi, amely az alsó részben elasztikus szálakkal van beágyazva. Az ujj nyomás alatt levegővel történő megnyomásával a felső tetejét kinyújtja, míg az alsó fele nem. Az ebből adódó hosszúságbeli eltérések a felső és az alsó rész között a szelepmozgatót meghajlik. A spiráltekercses erősítők erősítik és stabilizálják a hajtómű alakját, tehát az ingadozás inkább hajlításhoz, mint sugárirányú expanzióhoz vezet.

A csapat azt is vizsgálja, hogy a lágy érzékelők beágyazódjanak-e a PneuFlex működtetőbe. A nagy deformálódás miatt a legtöbb meglévő érzékelőtechnológia nem kompatibilis a rugalmas hajtóművekkel. A tapintható visszacsatolási képességek hozzáadása érdekében a kutatók alternatív érzékelő technológiákat vizsgálnak, mint például: folyékony-fém deformációs szenzorok a deformáció érzékelésére; optikai szálak reszelése az alak érzékelésére; vezetőképes hőre lágyuló elasztomer szálak a feszültség mérésére; és érintésérzékelés nyújtható, többrétegű kapacitív felületekkel.

Az RBO Hand 2 vezérlése egy viszonylag olcsó PneumaticBox rendszerrel történik, amely a pneumatikus ujjak valós idejű szinkronizálására és vezérlésére lett kifejlesztve. A PneumaticBox hardver tartalmaz egy 5/3-os szelepet és egy beágyazott számítógépet (Beaglebone Black), szelepmeghajtókat, nyomásérzékelőket és egy 24 V-os tápegységet. Széles körben használt, nyílt forráskódú robotszoftvert (például ROS, RoboticsLab RLab és Python parancsfájlokat) használ, és távolról vezérelhető egy TCP / IP hálózaton keresztül.

Az RBO Hand 2-t úgy fejlesztették ki, hogy megvizsgálja a robotkezelő képességeit és korlátait, amikor csak puha, deformálható szerkezetekre támaszkodik. Az eszköz egyedi alkalmazkodóképessége számos előnyt kínál, például:

Könnyen ellenáll a tompa ütközéseknek

Alacsony ütési energiát kínál

Passzív kompatibilis ujjak és tenyér leválasztás a robot karjától, stabilizálva az erőszabályozást

A különböző objektumformákhoz való alkalmazkodás megkönnyíti az ujjak vezérlését

Pneumatikus működtetés lehetővé teszi a kézi és a működtető szerkezet komplex geometriáját

Végül, a munka másik fontos szempontja, az RBO Lab tisztviselői szerint, hogy a puha robot tervezése még gyerekcipőben jár az elektromechanikus kezekhez képest. A puha kezekkel kapcsolatos tervek, vezérlők és technológiák folyamatos kutatása további áttöréseket eredményezhet.