Pneumatics kraftar mjúkar hendur

Hefðbundin vélfærafræðibönd með stífum „fingrum“ hafa tilhneigingu til að vera dýr, hafa takmarkaða getu og eru ekki sérstaklega hentugur til að meðhöndla viðkvæma hluti á öruggan hátt. Til að vinna bug á slíkum hindrunum eru vísindamenn við Robotics and Biology Laboratory (RBO Lab) við Tækniháskólann í Berlín að þróa mjúka vélfærafræði gripi sem eru aðlagandi, einfaldir og ódýrir. Endanlegt markmið er að líkja eftir aðgerðum manna.

Meðal annarra verkefna framkvæmir RBO Lab grunnrannsóknir á því hvernig eigi að búa til og stjórna því sem þeir kalla Soft Hands. Megináherslan er að hanna öfluga, sérhannaða og áhrifaríka mjúka stjórnara og tengda stjórnunartækni.

Að sögn yfirmanna rannsóknarstofu eru hefðbundin rafræn vélknúin stýrivélar smíðaðir úr íhlutum eins og mótorum, gírum, sinum og hlekkjum tilhneigingu til að vera í, þurfa marga hluta og erfitt er að setja saman. Þetta gerir vélmennin sem myndast dýrkeypt og fyrir flest forrit óráðanleg.

Mjúkar hendur tákna frávik frá klassískri vélmennihönd vegna þess að þær hagnýta sér sérstaklega vélrænni fylgni ásamt háþróaðri stjórnunaráætlun. Fingur hreyfingar eru knúnar af þjöppuðu lofti. Markmiðið er að gera grip einfaldan, sveigjanlegan og aðlögunarhæfan um leið og fórna öfgafullri nákvæmri staðsetningu sem er ekki nauðsynleg í mörgum forritum.

Rannsóknarstofan hefur þróað nokkrar frumgerðir. Nýjasta útgáfan er kölluð RBO Hand 2, að sögn ódýr, mjög samhæfð og handlagin mannfræðileg hönd. Fingurnir, kallaðir PneuFlex stýrivélar, eru gerðir úr trefjarstyrktu kísillgúmmíi með aukefnaframleiðslu og mótunarferlum. Í framtíðinni geta mjúku stýrimennirnir verið þrívíddarprentaðir í einu framleiðsluskrefi með því að nota margs konar efni og hönnun til að veita sérstaka notendaskilgreinda getu.

Fingursmíði inniheldur gúmmíhluta og gúmmí fellt með teygjanlegum trefjum í neðri hlutanum. Með því að blása fingrinum með loftþrýstingi neyðist toppurinn til að teygja sig á meðan neðri helmingurinn ekki. Breytingarnar, sem myndast, að lengd milli efri og neðri veldur því að stýrivagninn beygist. Styrktarfiur með þyrlu sem er slitinn styrkir og jafnar lögun stýrivélarinnar, svo að flæði leiðir til beygingar frekar en geislamyndunar.

Liðið er einnig að rannsaka að fella mjúk skynjara í PneuFlex stýrivélarnar. Vegna mikillar aflögunarhæfileika eru flestir núverandi skynjara tækni ekki samhæfðir við sveigjanlegar stýringar. Til að bæta við áþreifanlegri viðbragðsgetu eru rannsakendur að skoða aðra skynjara tækni svo sem: fljótandi málm stofn skynjara til að skynja aflögun; rif á ljós trefjum til að skynja lögun; leiðandi hitauppstreymis-teygju trefjar til að mæla stofn; og snertiskynjun með teygjanlegu marglaga rafrýmdu yfirborði.

RBO Hand 2 er stjórnað með tiltölulega ódýru PneumaticBox, kerfi þróað til að samstilla í rauntíma og stjórna pneumatic fingrum. PneumaticBox vélbúnaðurinn samanstendur af fjölda 5/3 loka og innfelldrar tölvu (Beaglebone Black) ásamt lokabílstjórum, þrýstingsskynjara og 24 V aflgjafa. Það notar víðtækur, opinn hugbúnað vélfærafræði (svo sem ROS, RoboticsLab RLab og Python forskriftir) og hægt er að stjórna þeim lítillega um TCP / IP net.

RBO Hand 2 var þróaður til að kanna getu og takmarkanir vélfærafræðihanna þegar eingöngu er treyst á mjúkt, afmyndanlegt mannvirki. Einstök aðlögunarhæfni tækisins býður upp á ýmsa kosti, svo sem:

Þolir fúslega árekstra

Býður upp á orku með litlum áhrifum

Hægt og snertir fingur og lófa aftengja snertingu frá vélmennihandleggnum og stöðugir kraftstjórnun

Aðlögunarhæfni að ýmsum hlutum mótar einfalda stjórn á fingrum

Með pneumatic aðgerð er hægt að flókna rúmfræði handa og stýrivélar

Að lokum, annar mikilvægur þáttur verksins, að sögn embættismanna RBO Lab, er að verkfræði á mjúku vélmenni er enn á barnsaldri, samanborið við rafsegulrænar hendur. Áframhaldandi rannsóknir á hönnun, stjórntækjum og tækni sem tengjast mjúkum höndum ætti að leiða til frekari tímamóta.