Mäkkí roboti, ktorí dokážu snímať dotyk, tlak, pohyb a teplotu
Mäkký robot inšpirovaný prírodou, ktorý dokáže plaziť, plávať, držať jemné predmety a tiež pomáhať bijúcemu srdcu, vynájdeného na Harvardskej univerzite. Vedci z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vyvinuli platformu pre vytváranie mäkkých robotov so zabudovaným senzorom. Senzory sú schopné snímať pohyb, dotyk a teplotu.
"Náš výskum predstavuje základný pokrok v oblasti mäkkej robotiky," uviedol Ryan Truby, prvý autor príspevku a nedávny Ph.D. absolvent SEAS. „Naša výrobná platforma umožňuje ľahkú integráciu zložitých snímacích motívov do mäkkých robotických systémov.“
Vedci vyvinuli vodivé spojenie na báze organických iónových kvapalín pomocou 3D tlačiarne kvôli problémom pri integrácii snímača z dôvodu tuhej štruktúry.
"K dnešnému dňu je väčšina integrovaných systémov senzorov a akčných prvkov používaných v mäkkej robotike dosť primitívna," uviedol Michael Wehner, bývalý postdoktorand v spoločnosti SEAS a spoluautor článku. „Priamou tlačou senzorov iónovej kvapaliny v týchto mäkkých systémoch otvárame nové cesty k návrhu a výrobe zariadení, ktoré nakoniec umožnia skutočné riadenie mäkkých robotov v uzavretej slučke.“
„Táto práca predstavuje najnovší príklad podporných schopností, ktoré ponúka zabudovaná 3D tlač - technika propagovaná našim laboratóriom,“ uviedol Lewis.
„Funkčnosť a flexibilita dizajnu tejto metódy nemá obdoby,“ uviedol Truby. „Tento nový atrament v kombinácii s našim zabudovaným procesom 3D tlače nám umožňuje kombinovať jemné snímanie a aktiváciu v jednom integrovanom mäkkom robotickom systéme.“
Na testovanie senzorov vytlačil tím výskumníka mäkký robotický uchopovač zložený z troch mäkkých prstov alebo ovládačov. Na snímanie inflačného tlaku, zakrivenia, kontaktu a teploty vedci testovali schopnosť uchopovača. Vďaka vstavaným viacnásobným kontaktným snímačom mohol uchopovač vnímať ľahké a hlboké dotyky.
„Mäkká robotika je zvyčajne obmedzená konvenčnými formovacími technikami, ktoré obmedzujú možnosti geometrie, alebo v prípade komerčnej 3D tlače výber materiálu, ktorý obmedzuje možnosti návrhu,“ uviedol Robert Wood, profesor inžinierstva a aplikovaných vied Charles River v SEAS, Core Člen fakulty Wyss Institute a spoluautor príspevku. „Techniky vyvinuté v laboratóriu Lewis Lab majú príležitosť revolučne zmeniť spôsob výroby robotov - odklon od sekvenčných procesov a vytváranie zložitých a monolitických robotov so zabudovanými senzormi a akčnými členmi.“
Vedci ďalej dúfajú, že využijú silu strojového učenia na trénovanie týchto zariadení tak, aby držali objekty rôznej veľkosti, tvaru, povrchovej štruktúry a teploty. Na výskume sa podieľali spoluautorky Abigail Grosskopf, Daniel Vogt a Sebastien Uzel. Získal tiež podporu od National Science Foundation prostredníctvom Harvard MRSEC a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering.