До сих пор конкурирующие типы роботизированных рук предлагали компромисс между прочностью и долговечностью. Одна из широко используемых конструкций, в которой используется жесткое шарнирное соединение, которое имитирует механизм суставов пальцев человека, может поднимать тяжелые полезные грузы, но легко повреждается при столкновении, особенно при ударе сбоку. Между тем, полностью податливые руки, обычно сделанные из формованного силикона, более гибкие, их труднее сломать и лучше захватывают предметы различной формы, но им не хватает подъемной силы.
Исследовательская группа DGIST изучила идею о том, что частично совместимая рука робота, использующая жесткую связь, соединенную с конструкцией, известной как перекрестный изгибный шарнир (CFH), может увеличить подъемную силу робота, минимизируя повреждение в случае столкновения. Как правило, CFH состоит из двух полос металла, расположенных X-образно, которые могут изгибаться или сгибаться в одном положении, оставаясь жесткими в других, не создавая трения.
«Умные промышленные роботы и кооперативные роботы, которые взаимодействуют с людьми, нуждаются как в устойчивости, так и в силе», - говорит Донгвон Юн, возглавляющий лабораторию биоробототехники и мехатроники DGIST и руководивший исследовательской группой. «Наши результаты показывают, что преимущества как жесткой конструкции, так и соответствующей конструкции могут быть объединены, и это позволит преодолеть недостатки обеих».
Команда 3-D распечатала металлические полоски, которые служат соединениями CFH, соединяющими сегменты в каждом пальце робота, что позволяет пальцам робота изгибаться и выпрямляться, как человеческая рука. Исследователи продемонстрировали способность руки робота хватать различные предметы, в том числе коробку с салфетками, небольшой веер и кошелек. Было показано, что рука робота с шарниром CFH поглощает удары на 46.7% больше, чем рука робота с шарнирным соединением. Он также был сильнее, чем полностью приспособленные руки робота, и мог удерживать предметы весом до четырех килограммов.
Необходимы дальнейшие улучшения, прежде чем роботы с этими частично податливыми руками смогут работать вместе или напрямую с людьми. Исследователи отмечают, что требуется дополнительный анализ материалов, а также полевые эксперименты, чтобы определить лучшие практические применения.
«Промышленные и здравоохранение настройки, в которых широко используются роботы, являются динамичными и требовательными, поэтому важно постоянно улучшать производительность роботов », - говорит доктор технических наук DGIST. студент Джунмо Ян, автор первой статьи.