Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν: Φτιάχνουν ανθρώπινα χέρια για ρομπότ

Ένα πρωτοποριακό ανθρωποειδές χέρι για ρομπότ με «ανθρώπινο» άγγιγμα σχεδίασαν και ανέπτυξαν μηχανικοί του Michigan State University.

Ως γνωστόν, σε βιομηχανικές συνθήκες, τα ρομπότ χρησιμοποιούνται για εργασίες που περιλαμβάνουν το επαναλαμβανόμενο πιάσιμο και μεταχείριση αντικειμένων. Στο άκρο του ρομπότ όπου θα βρισκόταν ένα ανθρώπινο χέρι, υπάρχει μια αρπάγη.

«Το πρωτοποριακό σχέδιο ανθρωποειδούς χεριού είναι μια μαλακή- σκληρή υβριδική εύκαμπτη αρπάγη. Μπορεί να παράξει μεγαλύτερη δύναμη πιασίματος από ένα παραδοσιακό “καθαρό” μαλακό χέρι και ταυτόχρονα να είναι πιο σταθερό, για ακριβέστερη μεταχείριση αντικειμένων σε σχέση με άλλα που χρησιμοποιούνται για βαρύτερα αντικείμενα» είπε ο Τσανγκγιόνγκ Κάο, lead author της έρευνας και διευθυντής του Laboratory for Soft Machines and Electronics στο ΜSU.

Η σχετική έρευνα, με τίτλο «Soft Humanoid Hands with Large Grasping Force Enabled by Flexible Hybrid Pneumatic Actuators», δημοσιεύτηκε στο Soft Robotics.

Γενικότερα μιλώντας, οι μαλακές αρπάγες- που χρησιμοποιούνται κυρίως σε περιβάλλοντα με εύθραυστα, ελαφρά αντικείμενα «άτακτων» σχημάτων- παρουσιάζουν διάφορα μειονεκτήματα, όπως η περιορισμένη ευστάθεια και η έλλειψη δύναμης στο πιάσιμο όταν μεταφέρουν βαριά φορτία. Σχεδιάζοντας το νέο μοντέλο ο Κάο και η ομάδα του έλαβαν υπόψιν μια σειρά αλληλεπιδράσεων μεταξύ ανθρώπου και περιβάλλοντος, από τη συγκομιδή φρούτων μέχρι την ιατρική φροντίδα. Όπως διαπιστώθηκε, κάποιες διαδικασίες απαιτούν ασφαλή μα σταθερή αλληλεπίδραση με εύθραυστα αντικείμενα- τα περισσότερα συστήματα πιασίματος είναι ακατάλληλα για κάτι τέτοιο.

Το κάθε δάχτυλο του ανθρωποειδούς χεριού αποτελείται από έναν εύκαμπτο υβριδικό πνευματικό ενεργοποιητή (actuator), ή FHPA, που ωθείται να κάμπτεται από πεπιεσμένο αέρα, δημιουργώντας ένα αρθρωτό πλαίσιο κίνησης όπου το κάθε δάχτυλο κινείται ανεξάρτητα από τα άλλα.

«Οι παραδοσιακές άκαμπτες αρπάγες για βιομηχανικές εφαρμογές γενικά αποτελούνται από απλές μα αξιόπιστες άκαμπτες δομές που βοηθούν στην παραγωγή μεγάλων δυνάμεων, υψηλής ακρίβειας και επαναληψιμότητας» είπε ο Κάο. «Το προτεινόμενο μαλακό ανθρωποειδές χέρι έδειξε έξοχη προσαρμοστικότητα και συμβατότητα στη μεταχείριση εύθραυστων και με πολύπλοκο σχήμα αντικειμένων, διατηρώντας ταυτόχρονα ένα υψηλό επίπεδο σκληρότητας για την άσκηση ισχυρών δυνάμεων πιασίματος για την άρση βαρέων φορτίων». Στην πράξη, όπως είπε, συνδυάζονται τα καλύτερα στοιχεία και των δύο πλευρών. To FHPA αποτελείται τόσο από σκληρά όσο και από μαλακά εξαρτήματα.

Ο Κάο εκτιμά πως το πρωτότυπο θα ήταν χρήσιμο σε βιομηχανίες όπως η καλλιέργεια φρούτων, η αυτοματοποιημένη συσκευασία, η ιατρική φροντίδα, η αποκατάσταση, η ρομποτική χειρουργική κ.α.