Tot nu toe boden concurrerende soorten robotachtige handontwerpen een afweging tussen sterkte en duurzaamheid. Een veelgebruikt ontwerp, dat een starre penverbinding gebruikt die het mechanisme in menselijke vingergewrichten nabootst, kan zware ladingen optillen, maar raakt gemakkelijk beschadigd bij botsingen, vooral als deze van opzij wordt geraakt. Ondertussen zijn volledig meegevende handen, meestal gemaakt van gegoten siliconen, flexibeler, moeilijker te breken en beter in het grijpen van objecten van verschillende vormen, maar ze schieten tekort op het gebied van hefvermogen.
Het DGIST-onderzoeksteam onderzocht het idee dat een gedeeltelijk compatibele robothand, met behulp van een stijve schakel die is verbonden met een structuur die bekend staat als een Crossed Flexural Hinge (CFH), het hefvermogen van de robot zou kunnen vergroten en de schade in geval van een botsing tot een minimum kan beperken. Over het algemeen is een CFH gemaakt van twee stroken metaal die zijn gerangschikt in een X-vorm die in de ene positie kunnen buigen of buigen terwijl ze in andere stand stijf blijven, zonder wrijving te veroorzaken.
"Slimme industriële robots en coöperatieve robots die met mensen omgaan, hebben zowel veerkracht als kracht nodig", zegt Dongwon Yun, hoofd van het DGIST BioRobotics and Mechatronics Lab en leidde het onderzoeksteam. "Onze bevindingen tonen aan dat de voordelen van zowel een stijve structuur als een conforme structuur kunnen worden gecombineerd, en dit zal de tekortkomingen van beide overwinnen."
Het team 3D-printte de metalen strips die dienen als de CFH-verbindingen die segmenten in elke robotvinger verbinden, waardoor de robotvingers kunnen buigen en rechttrekken, vergelijkbaar met een menselijke hand. De onderzoekers toonden aan dat de robothand verschillende voorwerpen kan vastpakken, waaronder een doos tissues, een kleine waaier en een portemonnee. Aangetoond werd dat de CFH-jointed robothand 46.7 procent meer schokabsorptie heeft dan een pin joint-georiënteerde robothand. Het was ook sterker dan volledig compatibele robothanden, met de mogelijkheid om objecten met een gewicht tot vier kilogram vast te houden.
Verdere verbeteringen zijn nodig voordat robots met deze gedeeltelijk meegaande handen naast of direct met mensen aan het werk kunnen. De onderzoekers merken op dat aanvullende analyse van materialen vereist is, evenals veldexperimenten om de beste praktische toepassingen te bepalen.
“De industriële en gezondheidszorg instellingen waar robots veel worden gebruikt, zijn dynamische en veeleisende plaatsen, dus het is belangrijk om de prestaties van robots te blijven verbeteren, ”zegt DGIST engineering Ph.D. student Junmo Yang, de eerste papierauteur.