Pneumatics พลังอ่อนมือ
Jan 02, 2020
กริปเปอร์หุ่นยนต์ทั่วไปที่มี“ นิ้ว” แข็ง ๆ มักจะมีราคาแพงมีความสามารถ จำกัด และไม่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการกับวัตถุที่บอบบางอย่างปลอดภัย เพื่อเอาชนะอุปสรรคดังกล่าวนักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการวิทยาการหุ่นยนต์และชีววิทยา (RBO Lab) ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคเบอร์ลินกำลังพัฒนาตัวจับหุ่นยนต์นุ่มที่ปรับตัวได้ง่ายและราคาไม่แพง เป้าหมายสูงสุดคือการเลียนแบบการกระทำของมือมนุษย์อย่างใกล้ชิด 
ในโครงการอื่น ๆ RBO Lab ทำการวิจัยขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการสร้างและควบคุมสิ่งที่เรียกว่า Soft Hands จุดสนใจหลักคือการออกแบบซอฟท์แวร์แอคชูเอเตอร์นุ่มนวลที่แข็งแกร่งและปรับแต่งได้และมีประสิทธิภาพ
เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการกล่าวว่าแอคชูเอเตอร์แบบดั้งเดิมที่สร้างขึ้นจากส่วนประกอบต่างๆเช่นมอเตอร์เกียร์เอ็นและการเชื่อมโยงมีแนวโน้มที่จะสึกหรอต้องใช้ชิ้นส่วนจำนวนมากและยากต่อการประกอบ สิ่งนี้ทำให้หุ่นยนต์ที่ได้รับมีราคาแพงและสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
Soft Hands เป็นตัวแทนของการออกแบบหุ่นยนต์มือคลาสสิกเนื่องจากพวกเขาใช้ประโยชน์จากการปฏิบัติตามกลไกควบคู่ไปกับกลยุทธ์การควบคุมที่ซับซ้อน การเคลื่อนไหวของนิ้วใช้พลังงานจากลมอัด จุดมุ่งหมายคือการทำให้จับง่ายเรียบง่ายยืดหยุ่นและปรับได้ในขณะที่ลดความแม่นยำในตำแหน่งที่ไม่จำเป็นในการใช้งานหลาย ๆ อย่าง
ห้องปฏิบัติการได้พัฒนาต้นแบบหลายอย่าง รุ่นล่าสุดถูกขนานนามว่า RBO Hand 2 ซึ่งมีรายงานว่าเป็นมนุษย์ที่มีราคาถูกมีคุณสมบัติตรงตามความต้องการและมีความกระตือรือร้นสูง นิ้วที่เรียกว่าแอคทูเอเตอร์ PneuFlex ทำจากยางซิลิโคนเสริมใยด้วยกระบวนการผลิตและการขึ้นรูป ในอนาคตตัวกระตุ้นแบบอ่อนอาจถูกพิมพ์แบบสามมิติในขั้นตอนการผลิตเดียวโดยใช้วัสดุและการออกแบบที่หลากหลายเพื่อมอบความสามารถที่ผู้ใช้กำหนดเองโดยเฉพาะ
โครงสร้างนิ้วรวมถึงส่วนบนของยางและยางที่ฝังด้วยเส้นใยไม่ยืดหยุ่นในส่วนด้านล่าง ในการกด with ที่นิ้วด้วยแรงดันอากาศจะทำให้ส่วนบนยืดออกในขณะที่ครึ่งล่างไม่ได้ทำ ความแตกต่างของความยาวระหว่างด้านบนและด้านล่างทำให้แอคทูเอเตอร์โค้งงอ การเสริมแรงด้วยแผลแบบเกลียวจะช่วยเสริมสร้างและรักษารูปร่างของแอคทูเอเตอร์ให้คงที่ดังนั้นในการสร้างจะนำไปสู่การงอมากกว่าที่จะเป็นการขยายรัศมี
ทีมกำลังสืบสวนการฝังเซ็นเซอร์ที่อ่อนนุ่มลงในแอคชูเอเตอร์ PneuFlex เนื่องจากความผิดปกติสูงเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่มีอยู่ส่วนใหญ่ไม่สามารถทำงานร่วมกับแอคชูเอเตอร์ที่มีความยืดหยุ่น เพื่อเพิ่มความสามารถในการตอบสนองต่อการสัมผัสนักวิจัยกำลังสำรวจเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ทางเลือกเช่นเซ็นเซอร์ความเครียดโลหะเหลวเพื่อตรวจจับการเสียรูป ตะแกรงของเส้นใยแสงเพื่อรับรู้รูปร่าง; เส้นใยเทอร์โมพลาสติกอิลาสโตเมอร์นำไฟฟ้าเพื่อวัดความเครียด และการสัมผัสด้วยพื้นผิวแบบ capacitive หลายชั้นที่ยืดหยุ่นได้
RBO Hand 2 ถูกควบคุมโดยใช้ PneumaticBox ราคาไม่แพงนักระบบที่พัฒนาขึ้นสำหรับการซิงโครไนซ์และการควบคุมนิ้วมือแบบเรียลไทม์ ฮาร์ดแวร์ PneumaticBox ประกอบด้วยวาล์ว 5/3 ชุดและคอมพิวเตอร์ฝังตัว (Beaglebone Black) พร้อมกับตัวขับวาล์วเซ็นเซอร์ความดันและแหล่งจ่ายไฟ 24-V มันใช้ซอฟต์แวร์หุ่นยนต์โอเพนซอร์ซที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย (เช่น ROS, RoboticsLab RLab และ Python scripting) และสามารถควบคุมจากระยะไกลผ่านเครือข่าย TCP / IP
RBO Hand 2 ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตรวจสอบความสามารถและขีด จำกัด ของมือหุ่นยนต์เมื่อใช้กับโครงสร้างที่อ่อนนุ่มและสามารถถอดออกได้ ความสามารถในการปรับตัวที่ไม่เหมือนใครของอุปกรณ์นั้นมีประโยชน์หลายประการเช่น:
ทนทานต่อการชนที่ทื่อ
ให้พลังงานกระแทกต่ำ
นิ้วที่ตรงตามมาตรฐานและสัมผัสกับฝ่ามือ decouple จากแขนหุ่นยนต์ควบคุมแรงคงที่
การปรับให้เข้ากับรูปร่างของวัตถุต่าง ๆ ทำให้การควบคุมนิ้วง่ายขึ้น
การดำเนินการด้วยนิวเมติกอนุญาตให้ใช้มือที่ซับซ้อนและรูปทรงของแอคชูเอเตอร์
ในที่สุดอีกแง่มุมที่สำคัญของงานตามที่เจ้าหน้าที่ RBO Lab กล่าวว่าวิศวกรรมซอฟท์หุ่นยนต์ยังอยู่ในช่วงวัยเด็กเมื่อเทียบกับมือไฟฟ้า การวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการออกแบบการควบคุมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับมือที่อ่อนนุ่มควรส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าขึ้นอีก
