Měkcí roboti, kteří dokáží vnímat dotek, tlak, pohyb a teplotu
Měkký robot inspirovaný přírodou, který dokáže plazit, plavat, držet jemné předměty a také pomáhat tlukoucímu srdci, který vynalezli na Harvardské univerzitě. Vědci z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vyvinuli platformu pro vytváření měkkých robotů se zabudovaným senzorem. Senzory jsou schopny snímat pohyb, dotek a teplotu.
"Náš výzkum představuje základní pokrok v oblasti měkké robotiky," řekl Ryan Truby, první autor článku a nedávný Ph.D. absolvent SEAS. "Naše výrobní platforma umožňuje snadné začlenění komplexních snímacích motivů do měkkých robotických systémů."
Vědci vyvinuli vodivé spojení na bázi organické iontové kapaliny pomocí 3D tiskárny kvůli problému s integrací senzoru kvůli tuhé struktuře.
"K dnešnímu dni je většina integrovaných systémů senzorů a akčních členů používaných v měkké robotice poměrně rudimentární," uvedl Michael Wehner, bývalý postdoktorand společnosti SEAS a spoluautor článku. "Přímým tiskem senzorů iontových kapalin v těchto měkkých systémech otevíráme nové cesty k konstrukci a výrobě zařízení, které nakonec umožní skutečné řízení měkkých robotů v uzavřené smyčce."
„Tato práce představuje nejnovější příklad možností, které nabízí integrovaný 3D tisk - technika propagovaná naší laboratoří,“ řekl Lewis.
"Funkční a designová flexibilita této metody nemá obdoby," řekl Truby. "Tento nový inkoust v kombinaci s naším integrovaným procesem 3D tisku nám umožňuje kombinovat jak měkké snímání, tak ovládání v jednom integrovaném měkkém robotickém systému."
Pro testování senzorů tým vědců vytiskl měkký robotický chapač složený ze tří měkkých prstů nebo akčních členů. Pro snímání inflačního tlaku, zakřivení, kontaktu a teploty vědci testovali schopnost chapadla. Díky integrovaným více kontaktním senzorům mohl chapadlo cítit lehké a hluboké dotyky.
„Měkká robotika je obvykle omezena konvenčními formovacími technikami, které omezují možnosti geometrie, nebo v případě komerčního 3D tisku výběr materiálu, který brání volbě designu,“ řekl Robert Wood, profesor inženýrství a aplikovaných věd Charles River v SEAS, Core Člen fakulty Wyss Institute a spoluautor příspěvku. "Techniky vyvinuté v laboratoři Lewis mají příležitost převratovat ve vytváření robotů - odklon od sekvenčních procesů a vytváření komplexních a monolitických robotů se zabudovanými senzory a akčními členy."
Vědci dále doufají, že využijí sílu strojového učení k trénování těchto zařízení k držení předmětů různé velikosti, tvaru, povrchové struktury a teploty. Výzkum byl spoluautorem Abigail Grosskopf, Daniel Vogt a Sebastien Uzel a také získal podporu od National Science Foundation prostřednictvím Harvard MRSEC a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering.