Tarcia daje robotom nowe, miękkie wręcz możliwości

Nawet ośmiornice rozumieją powagę łokci. Kiedy te giętkie, ​​o luźno zakończonych  kończynach głowonogi muszą wykonać precyzyjny ruch – na przykład wprowadzanie pokarmu do ust – mięśnie macek kurczą się, by utworzyć tymczasowy staw przegubowy. Te połączenia ograniczają chwiejność ramienia, umożliwiając bardziej kontrolowane ruchy.

Obecnie naukowcy z Instytutu Inżynierii Biologicznej Wyss Institute na Uniwersytecie Harvarda i Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) pokazali, w jaki sposób wielowarstwowa struktura pozwala robotom naśladować kinematykę ruchu ośmiornic – tworzenie i eliminowanie połączeń na polecenie. Struktura może również umożliwić robotom szybką zmianę ich sztywności, tłumienia i dynamiki.

„Te badania pomagają wypełnić lukę pomiędzy miękką, nowoczesną robotyką, a tradycyjną, sztywną robotyką, którą znaliśmy do tej pory” – powiedział Yashraj Narang, absolwent SEAS. „Wierzymy, że ta klasa technologii może sprzyjać nowej generacji maszyn i konstrukcji, które nie mogą być po prostu sklasyfikowane jako miękkie lub sztywne”.

Struktura jest zaskakująco prosta: składa się z wielu warstw elastycznego materiału owiniętego w plastikową kopertę i połączoną ze źródłem próżni. Gdy próżnia jest wyłączona, struktura zachowuje się dokładnie tak, jak można się było spodziewać, zginając, skręcając i układając bez trzymania kształtu. Ale gdy stosuje się próżnię, staje się ona sztywna i może utrzymywać dowolne kształty, może być też formowana w dodatkowe formy. To przejście jest wynikiem zjawiska zwanego ruchem laminarnym, w którym zastosowanie ciśnienia powoduje tarcie silnie łączące grupę elastycznych materiałów.

Naukowcy zbudowali urządzenia wykorzystujące struktury, w tym chwytak z dwoma palcami, który bez próżni mógł owinąć się i przytrzymać na dużych przedmiotach, a przy pomocy próżni mógł przyciskać i przytrzymywać małe przedmioty o średnicy pięciogroszówki. Naukowcy zademonstrowali również możliwości konstrukcji z amortyzatorami, dołączając je do podwozia używanego przez nich drona. Zespół dostosował sztywność konstrukcji, aby zminimalizować negatywny wpływ lądowania.

Struktura ta jest dowodem koncepcji, która może mieć wiele zastosowań w przyszłości, od robotów chirurgicznych po urządzenia do noszenia i elastyczne głośniki.