Роботы, изготовленные из мягких материалов, часто лучше воспроизводят внешний вид, движения и способности как людей, так и животных.

Несмотря на то, что в настоящее время существует бесчисленное множество мягких роботов, многие из них трудно производить в больших масштабах из-за высокой стоимости их компонентов или сложного процесса изготовления.

Исследователи из Университета Коимбры в Португалии недавно разработали новую мягкую роботизированную руку, которая может быть более доступной и простой в изготовлении. Ее конструкция, представленная в системах киборгов и бионических системах, объединяет мягкие приводы с экзоскелетом, оба из которых могут быть изготовлены с использованием масштабируемых технологий.

«Большинство роботов сделаны из жестких материалов», — сказал Педро Нето, один из исследователей, проводивших исследование, в интервью Tech Xplore. «Однако, когда мы наблюдаем за животными, мы замечаем, что их тела могут состоять из твердых частей (скелетов) и мягких частей (таких как мышцы). Некоторые животные, такие как дождевые черви, полностью мягкотелые. Черпая вдохновение в природе, мы ожидаем, что следующее поколение роботов будет включать компоненты, изготовленные из мягких материалов, или, в некоторых случаях, они могут быть полностью мягкотелыми «.

По сравнению с жесткими роботами мягкие роботизированные системы могут быть более безопасными и лучше сосуществовать с людьми или животными как на улице, так и внутри помещений. Например, при столкновении с людьми, животными или окружающими предметами эти роботы с меньшей вероятностью причинят значительный ущерб или травмы.

Ключевой целью недавней работы Нето и его коллег была разработка новой мягкой роботизированной руки, которая была бы одновременно безопасной и доступной. Теоретически такую руку было бы легче развернуть в крупном масштабе, что дало бы толчок новым исследованиям и инновациям в области робототехники.

«Мы использовали анализ методом конечных элементов для оптимизации конструкции перед физическим изготовлением руки, что снизило затраты на прототипирование», — объяснил Нето. «Использование обычной 3D-печати оказалось эффективным благодаря прямой печати некоторых компонентов из мягких материалов и печатных форм из жестких материалов».

Мягкая роботизированная рука, созданная Нето и его коллегами, основана на нескольких различных материалах. Ее тщательно спроектированная структура должна была повторять внешний вид и функциональность человеческих рук, воспроизводя их движения и способности.

«Конфигурация роботизированной руки состоит из пяти мягких приводов, каждый из которых соответствует пальцу, и экзоскелета для улучшения сгибаемости пальца», — сказал Нето. «Контроллер включения-выключения поддерживает заданные углы сгибания пальцев, позволяя руке эффективно захватывать предметы различной формы, веса и размеров».

Исследователи уже оценили производительность своей роботизированной руки в серии симуляций и экспериментов. Их первоначальные результаты весьма многообещающи, поскольку рука может успешно захватывать многочисленные объекты различной формы, веса и размеров.

«Основным вкладом является интегрированная система проектирования-изготовления, которая использует анализ методом конечных элементов для оптимизации конструкции до их изготовления», — сказал Нето. «Это достижение потенциально может повысить доступность мягких роботизированных рук при одновременном снижении затрат и устранении обычно отнимающих много времени процедур проектирования-изготовления, которые часто зависят от ресурсоемких итеративных рабочих процессов».

В будущем мягкая роботизированная рука, разработанная этой командой исследователей, может использоваться как академическими группами, так и отдельными робототехниками для тестирования новых алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ) и других вычислительных инструментов, направленных на развитие способностей роботов. Кроме того, ее конструкция может открыть новые возможности для недорогого изготовления человекоподобных роботов, которые могут помогать людям в их повседневной деятельности.

«Наши следующие исследования будут сосредоточены на улучшении изготовления мягких приводов и датчиков, направленных на повышение доступности мягких роботов для более широкой аудитории», — добавил Нето. «Управление мягкими роботами с использованием искусственного интеллекта — еще одна тема исследований, над которой мы работаем».