Используя новую конструкцию, вдохновленную японским искусством вырезания из бумаги, ученые разработали мягкие, но прочные роботизированные захваты, способные складывать одежду, захватывать сверхтонкие микроволокна, поднимать вес в 16 000 раз больше собственного, а также переворачивать страницы книги. Устройство имеет широкий спектр потенциальных применений - от протезирования до малоинвазивной хирургии и глубоководных исследований.
В последнее время появилось множество роботизированных захватов, в том числе захватов, работающих без электричества, вдохновленных цветами. Однако исследователи из North Carolina State University (NC State), возможно, разработали роботизированные захваты нового уровня.
"Разработать единый мягкий захват, способный работать с ультрамягкими, ультратонкими и тяжелыми объектами, довольно сложно из-за компромисса между прочностью, точностью и мягкостью, - говорит Цзе Инь, автор-корреспондент исследования. - В нашей конструкции достигнут отличный баланс между этими характеристиками".
Чтобы быть полезным в самых разных ситуациях, идеальный захват должен быть не только деликатным, но и способным на сильные и ловкие действия. Для достижения этой цели исследователи обратились к киригами - японскому искусству вырезания из бумаги.
В киригами, тесно связанном с оригами, двухмерная бумага складывается и вырезается, образуя трехмерные фигуры. Исследователи обнаружили, что использование конструкции, вдохновленной этим искусством, дает их захвату уникальные преимущества.
"Сила роботизированных захватов обычно измеряется отношением полезной нагрузки к весу, - говорит Инь. - Наши захваты весят 0,4 грамма и могут поднимать до 6,4 килограмма. Это соотношение полезной нагрузки и веса составляет около 16 000. Это в 2,5 раза больше предыдущего рекорда по соотношению полезной нагрузки и веса, который составлял 6 400. В сочетании с такими характеристиками, как мягкость и точность, прочность захватов позволяет говорить о широком спектре их применения".
По мнению исследователей, эти характеристики в большей степени связаны с конструкцией захватов, а не с тем, из чего они сделаны.
"С практической точки зрения это означает, что захваты можно изготавливать из биоразлагаемых материалов, например, из прочных листьев растений, - говорит Яое Хонг, ведущий автор исследования. - Это может быть особенно полезно в тех случаях, когда захват требуется использовать только в течение ограниченного периода времени, например, при работе с пищевыми продуктами или биомедицинскими материалами. Например, мы продемонстрировали, что захваты можно использовать для работы с острыми медицинскими отходами, такими как иглы".
Говоря о применении, следует отметить, что в ходе испытаний исследователи интегрировали свои захваты с протезом руки и продемонстрировали, что он может переворачивать страницы книги и собирать виноград с лозы.
"Этот захват позволяет выполнять задачи, которые сложно решить с помощью существующих протезов, например, застегивать определенные виды молний, поднимать монету и т.д., - говорит соавтор исследования Хе (Хелен) Хуанг. - Новый захват не может заменить все функции существующих протезов рук, но он может быть использован как дополнения. И одно из преимуществ захватов киригами заключается в том, что не нужно заменять или дополнять существующие двигатели, используемые в роботизированных протезах. При использовании захватов можно просто использовать существующий двигатель".
Исследователи считают, что их новые захваты могут быть использованы для гораздо большего. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Комментарии
(0) Добавить комментарий