الروبوتات اللامسة التي تمسك بالأشياء الهشة

الروبوتات اللامسة التي تمسك بالأشياء الهشة
الروبوتات اللامسة التي تمسك بالأشياء الهشة - لقطة مقرّبة لشعيرات القابض التي تلتف حول كائن. (الائتمان: مختبر Harvard Microrobotics / Harvard SEAS)

إذا سبق لك أن لعبت لعبة مخلب في رواق ، فأنت تدرك جيدًا مدى صعوبة الإمساك بالأشياء والإمساك بها باستخدام القابض الآلي. تخيل مدى إحباط هذه اللعبة إذا كنت تحاول جمع قطعة من الشعاب المرجانية المهددة بالانقراض بدلاً من الحيوانات الناعمة ، أو كنزًا لا يقدر بثمن من سفينة غارقة.

تستخدم معظم أدوات القابض الآلية اليوم مزيجًا من قدرة المشغل وأجهزة الاستشعار المدمجة أو حلقات التغذية الراجعة المعقدة أو خوارزميات التعلم الآلي المتطورة لفهم الأشياء الدقيقة أو ذات الأشكال غير المنتظمة. لكن هناك طريقة أبسط ، كما كشف باحثون في كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) بجامعة هارفارد.

لقد ابتكروا قابضًا آليًا ناعمًا جديدًا يمسك الأشياء ويتحرك فيها بنفس الطريقة التي ينتزع بها قناديل البحر فريستها المذهلة باستخدام شبكة من المجسات الرقيقة. الخيوط الفردية أو اللوامس ليست قوية بمفردها. ومع ذلك ، عند استخدامها كمجموعة ، يمكن للخيوط أن تمسك بإحكام وتحمل الأشياء من جميع الأشكال والأحجام. لا يحتاج القابض إلى الاستشعار أو التخطيط أو التحكم في التغذية الراجعة ؛ إنه يستخدم فقط تضخيمًا بسيطًا للالتفاف حول الأشياء.

نُشرت الدراسة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

قالت كايتلين بيكر ، مؤلفة الدراسة الأولى وطالبة دراسات عليا سابقة في SEAS: "من خلال هذا البحث ، نهدف إلى إعادة اختراع كيفية ارتباطنا بالأشياء". "من خلال الاستفادة من التوافق الفطري للروبوتات اللينة ومقبض أكبر من مجموع أجزائه ، وتعزيزه بهيكل متماسك ، أنشأنا استراتيجية إمساك يمكنها التكيف مع مجموعة من الكائنات المعقدة بأقل قدر من التحضير والإدراك. "

يعمل بيكر حاليًا كأستاذ مساعد للهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

إن قدرة المسك على الالتفاف حول الهدف الذي يحاول فهمه تمنحه القوة والتنوع. هذه الأنابيب المطاطية الطويلة مجوفة. يكون المطاط أكثر سمكًا على جانب واحد من الأنبوب من الجانب الآخر ، لذلك عندما يتم تطبيق الضغط ، يتم تجعيد الأنبوب مثل جديلة أو يبدو مسطحًا في يوم ممطر.

كل تشابك يقوي القبضة حيث تصبح الطيات معقودة ومتشابكة مع الشيء ومع بعضها البعض. في حين أن القبضة الكلية ضيقة ، فإن كل اتصال يكون ضعيفًا ولن يكسر حتى أكثر الأشياء حساسية. يتم خفض ضغط الشعيرات ببساطة لتحرير الجسم.

تم اختبار فعالية الحامل من خلال المحاكاة والتجارب ، وإزالة الأشياء المختلفة بما في ذلك الألعاب والنباتات المنزلية المختلفة. في التطبيقات العملية ، يمكن استخدام هذا الحامل لالتقاط الفاكهة والخضروات اللينة للإنتاج الزراعي والتوزيع ، والأنسجة الهشة في الأوساط الطبية أو حتى العناصر غير المنتظمة مثل الأواني الزجاجية في المستودعات.

تجمع إستراتيجية الإمساك الجديدة هذه بين الفيزياء الطوبولوجية للبروفيسور ل.

وفقًا لماهاديفان ، أستاذ الرياضيات التطبيقية لولا إنجلاند دي فالبين في SEAS والبيولوجيا العضوية والتطورية والفيزياء في FAS ، والمؤلف المشارك للورقة البحثية ، "يعتبر Tangling عنصرًا أساسيًا في طبيعة الاتصال ، من خلال ضمان أن كل يتم محاذاة الفتيل محليًا مع كائن مستهدف. وهو يؤدي إلى إمساك طوبولوجي آمن ولكنه ناعم ومستقل نسبيًا عن تفاصيله ".

وفقًا لما ذكره وود ، أستاذ هاري لويس ومارلين ماكغراث للهندسة والعلوم التطبيقية والمؤلف المشارك للورقة البحثية ، "يستبدل هذا النهج الجديد للإمساك بالروبوتات أدوات الإمساك التقليدية البسيطة التي تتطلب إستراتيجيات تحكم معقدة بخيوط شديدة التكيف ومعقدة شكليًا يمكنها تعمل بتحكم بسيط للغاية. تكمل الحلول. " تعمل هذه الطريقة على توسيع نطاق الكائنات التي يمكن أن يأخذها القابضون الآليون.

المصدر: seas.harvard.edu - ليا بوروز

Günceleme: 23/10/2022 15:34

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz