Zachte robots die taken met hoge efficiëntie, nauwkeurigheid en precisie kunnen voltooien, kunnen tal van waardevolle toepassingen hebben. Ze kunnen bijvoorbeeld worden geïntroduceerd in medische instellingen, artsen helpen bij het uitvoeren van complexe chirurgische procedures of oudere en kwetsbare patiënten helpen tijdens revalidatie.

Zachte robots zijn flexibeler en kunnen meer vervormen. Dit kan resulteren in een verhoogde behendigheid (d.w.z. betere handmatige vaardigheden bij het voltooien van taken), evenals in een vermindering van het laadvermogen (d.w.z. het robotvermogen om een ​​last te dragen), omdat ze kleinere krachten kunnen produceren dan starre robotsystemen. P>

Onderzoekers van de National University of Singapore en Beijing Jiaotong University hebben onlangs een nieuwe staaf-aangedreven zachte robot (RDSR) ontwikkeld die werkt door middel van duw- en trekbewegingen. Deze robot, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in de IEEE Robotics and Automation Letters , combineert de mechanismen van twee robotsystemen die eerder zijn gemaakt door leden van de onderzoeksgroep.

"Een goed uitgebalanceerde prestatie in termen van behendigheid, nauwkeurigheid en laadvermogen zou een groot potentieel kunnen hebben in zachte robottoepassingen", vertelde Cecilia Laschi, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerde, aan TechXplore. "Veel studies richten zich op dit gebied en een paar werken en eerdere prestaties hebben ons geïnspireerd. In een baanbrekend onderzoek gepubliceerd in Materials Science and Engineering hebben we bijvoorbeeld een zachte robot ontwikkeld die is geïnspireerd op de octopus, aangedreven door longitudinale en transversale pezen, op dezelfde manier naar de spieren van de octopus."

De vorige robot, gemaakt door Laschi en haar collega's van het BioRobotics Institute of Scuola Superiore Sant'Anna in Italië, kan de manier waarop een octopus beweegt nabootsen door zijn tentakels te verlengen, in te korten en te buigen. Hun nieuw ontwikkelde systeem zou bijzonder veelbelovend kunnen zijn voor het voltooien van missies in besloten ruimtes, zoals schoonmaken of verkenningen, toegang krijgen tot diepe holtes en ingrijpen in het menselijk lichaam.

"De tweede studie die ons recente werk inspireerde, was de ontwikkeling door mijn onderzoeksteam van een continuümrobot op basis van push-pull flexibele staven", legt Peiyi Wang, een andere onderzoeker die bij het onderzoek betrokken was, uit. "Door het pure zachte lichaam van ons op een octopus geïnspireerde systeem te combineren met de staafaangedreven arm van Wang's robot, streeft onze nieuwe robot naar een uitgebalanceerde prestatie op het gebied van bewegingsnauwkeurigheid, werkruimte, DOF, stijfheid en actieve uitvoerkracht."

De nieuwe robot gemaakt door Laschi, Wang en hun collega's bestaat uit een zachte siliconen body, een stijve basis, eindschijven en drie siliconen buizen die elk een flexibele op Nitinol (NiTi) gebaseerde staaf bevatten. Het siliconenlichaam, dat tussen de basis en de eindschijf is geïntegreerd, is erg zacht en flexibel, waardoor het gemakkelijk kan worden verlengd, ingekort en gebogen.

"Elk van de flexibele staven van ons systeem kan worden bestuurd in zowel duw- als trekrichtingen, wat anders is dan pezen met alleen trekkende actie," zei Wang. "De door een staaf aangedreven zachte robot (RDSR) kan vervolgens meerdere bewegingen in alle richtingen (meerdere DOF's) realiseren door middel van gecoördineerde besturing van drie duw-trekstangen."

De onderzoekers evalueerden hun RDSR in een reeks tests, waarbij ze de prestaties vergeleken met die van een op siliconen gebaseerde peesaangedreven zachte robot (TDSR). Ze ontdekten dat hun nieuwe robotsysteem stijver was en binnen een bredere werkruimte kon werken (van 2,6 tot 5,2 keer groter).

In tegenstelling tot de TDSR vergeleken ze het ook, hun robot kon actief loodrechte krachten uitoefenen op een hellend vlak en kon ook taken uitvoeren waarbij objectmanipulatie betrokken was. Gecombineerd suggereren al deze bevindingen dat de nieuwe robot effectiever zou kunnen zijn bij het uitvoeren van taken waarbij objecten worden opgepikt en in grotere ruimtes worden geplaatst en met een hoge mate van precisie.

"De beweging die wordt verkregen met bidirectionele push-pull-activering is origineel," zei Laschi. "Het geeft de zachte robot een nauwkeurigere controle. Een opmerkelijke implicatie van ons werk is het potentieel om evenwichtige prestaties mogelijk te maken in termen van behendigheid, nauwkeurigheid en laadvermogen."

In de toekomst kan het nieuwe RDSR-systeem dat door dit team van onderzoekers is gemaakt, helpen om complexe taken efficiënter en betrouwbaarder aan te pakken, waardoor een hogere mate van precisie wordt bereikt. In hun volgende onderzoek willen Laschi en haar collega's de effectiviteit van de robots testen voor biomedische toepassingen, waaronder chirurgie, revalidatie en ouderenzorg.

"We zijn ook van plan om de zachte arm die we hebben gemaakt te verbeteren op andere aspecten die niet strikt verband houden met het ontwerp en de mechanica, maar met de controle van de bewegingen", voegde Laschi eraan toe. "Het toevoegen en modelleren van gedistribueerde proprioceptie, d.w.z. de perceptie van de eigen houding van de arm, is een uitdaging om aan te pakken, evenals een robuust detectiesysteem voor het detecteren van contactkrachten." + Verder verkennen

Configuratie en manipulatie van zachte robotica voor onderhoud in de baan

© 2022 Science X Network