Onderzoekers van Kanazawa University hebben onlangs een wrijvingsreductiesysteem ontwikkeld op basis van een smerende werking, die interessante zachte robotica-toepassingen kunnen hebben. hun systeem, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in Taylor &Francis' Geavanceerde robotica logboek, zou kunnen helpen bij de ontwikkeling van robots die objecten efficiënt kunnen manipuleren onder zowel droge als natte omstandigheden.

"Onze eerder ontwikkelde oppervlaktetextuur of huid voor zachte robothanden zorgt voor hoge wrijving onder zowel droge als natte omstandigheden, "Tetsuyou Watanabe, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Echter, deze hoge wrijving maakt verschillende manipulatiestijlen (inclusief loslaten en glijden) moeilijk. In sommige gevallen, een vastgegrepen object plakt aan het oppervlak. Om dit probleem op te lossen, we hebben een nieuw wrijvingsreductiesysteem ontwikkeld dat gebruik maakt van smeermiddelen."

Bij het ontwikkelen van hun systeem, Watanabe en zijn collega's lieten zich inspireren door menselijk gedrag. Ze merkten dat mensen in supermarkten vaak hun vingers likken om plastic zakken of containers te openen. Soortgelijke acties worden ook uitgevoerd bij het oppakken van vellen papier of het omslaan van de pagina's in een boek.

De onderzoekers ontdekten dat dit 'vingerlikken'-gedrag vooral veel voorkomt bij mensen van middelbare leeftijd of ouderen, aangezien veroudering doorgaans leidt tot een drogere huid. Jongere mensen, anderzijds, hoeven vaak hun vingers niet af te likken bij het manipuleren van plastic of papier, omdat ze de wrijving van de huid automatisch kunnen regelen via de zweetmechanismen van hun lichaam.

"Natuurlijk, het doel van vingers likken is om hoge wrijving te krijgen, en totaal verschillend van ons doel (d.w.z. vermindering van wrijving), "Zei Watanabe. "Echter, normaal gesproken is het doel van smeermiddelen om wrijving in mechanische systemen te verminderen. Dus, we hebben de mogelijkheid overwogen van een wrijvingsreductiesysteem dat vergelijkbaar is met zweetcontrole bij mensen."

De onderzoekers construeerden een robotachtige vingertop met spleten in het oppervlak. Wanneer smeermiddelen (bijv. ethanol) rond de grenzen van deze spleten worden geïnjecteerd, ze doordringen het hele oppervlak, via een capillaire werking.

"We gebruikten het dunne oppervlak inclusief textuur, en het systeem werkt niet alleen op stijve maar ook op vervormbare lichamen zonder verlies van aanpassingsvermogen aan de vorm van een object, "Zei Watanabe. "Daarom, het belangrijkste voordeel van ons systeem is dat oppervlaktewrijving kan worden gecontroleerd met behoud van de vervormbaarheid en aanpasbaarheid van het oppervlak. Dit betekent dat het ontwikkelde systeem kan worden bevestigd op robots met zachte lichamen."

In recente jaren, het gebruik van zachte lichamen wordt steeds populairder in robotica, vanwege hun hoge vervormbaarheid en aanpassingsvermogen. Bijvoorbeeld, zachte robots kunnen vrijer in hun omgeving bewegen, zonder grote schade aan te richten bij het raken van muren of obstakels. In aanvulling, zachte robothanden kunnen zich aanpassen aan de vorm van een object terwijl ze het vastpakken, wat meer geavanceerde manipulatiestrategieën mogelijk maakt.

"Een ander belangrijk voordeel van ons systeem is dat het zowel onder droge als natte omstandigheden werkt, " Watanabe toegevoegd. "Het is daarom erg handig voor robots die in menselijke omgevingen werken, omdat het huishouden onder beide omstandigheden wordt uitgevoerd."

De onderzoekers plaatsten hun systeem in een robotvingertop en evalueerden de prestaties ervan in een reeks experimenten waarbij objecten werden vastgepakt en losgelaten. Hun bevindingen suggereren dat de smeertechniek die ze hebben ontwikkeld de wrijving onder zowel natte als droge omstandigheden effectief kan verminderen.

"Zoals je je kunt voorstellen aan het menselijk gedrag van vingers likken, water kan wrijving verhogen en in sommige gevallen kan de huid aan oppervlakken blijven kleven, "Zei Watanabe. "In tegenstelling, ethanol vermindert wrijving. De belangrijke factor voor wrijvingsvermindering is de spreidingscoëfficiënt die nauw samenhangt met capillaire krachten (d.w.z. oppervlaktespanning)."

In deze context, een lage capillaire kracht brengt de gemakkelijke diffusie van vloeistof door een oppervlak met zich mee. Met behulp van ethanol, die een lage capillaire kracht heeft, de onderzoekers waren in staat om wrijving te verminderen en het smeermiddel gemakkelijk over het hele oppervlak van de vingertop te verspreiden. Een ander voordeel van ethanol is de hoge vluchtigheid, wat de tacttijd aanzienlijk verkort.

"We hebben ook opgemerkt dat om de functie van ons systeem te vergemakkelijken, het oppervlak mag niet helemaal glad zijn, " Watanabe toegevoegd. "Een oppervlak dat een beetje ruw of oneffen is, kan zijn functie verder verbeteren."

Robots kunnen binnenkort mensen in verschillende omgevingen ondersteunen, bijvoorbeeld helpen met het huishouden of het verlenen van verpleegkundige zorg. Aangezien deze taken over het algemeen onder zowel droge als natte omstandigheden worden uitgevoerd, het wrijvingsreductiesysteem van de onderzoekers zou zeer nuttig kunnen zijn.

"Het hanteren en manipuleren van objecten zijn de belangrijkste doelen voor ons onderzoek en de taken met inbegrip van dergelijke acties zijn de gerichte toepassingen, "Watanabe zei. "Een paar voorbeelden zijn het vouwen van kleding, Koken, wassen, enzovoort."

In de toekomst, het smeersysteem ontwikkeld door Watanabe en zijn collega's zou de ontwikkeling van zachte robots kunnen helpen die objecten effectiever kunnen manipuleren, in zowel droge als natte omgevingen. De onderzoekers plannen nu verder onderzoek om de mogelijke toepassingen van hun systeem af te bakenen en te verbreden.

"Momenteel, we hebben alleen vingertoppen gecombineerd met ons systeem, "Zei Watanabe. "Als volgende stap, we willen ons wrijvingscontrolesysteem toepassen op een robothand. Bovendien, de toepassingen voor het systeem zijn nog onduidelijk, daarom willen we geschikte methodologieën schetsen voor echte operaties, zoals vouwen of koken."

© 2019 Wetenschap X Netwerk