Мягкие роботы, которые чувствуют прикосновение, давление, движение и температуру
Мягкий робот, вдохновленный природой, который может ползать, плавать, удерживать хрупкие предметы, а также помогать бьющемуся сердцу, изобретенный в Гарвардском университете. Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) и Института биологической инженерии Висса разработали платформу для создания мягкого робота со встроенным датчиком. Датчики способны определять движение, прикосновение и температуру.
«Наше исследование представляет собой фундаментальный шаг вперед в области мягкой робототехники», - сказал Райан Труби, первый автор статьи и недавний доктор философии. выпускник SEAS. «Наша производственная платформа позволяет легко интегрировать сложные сенсорные элементы в мягкие роботизированные системы».
Исследователи разработали проводящую связь на основе органической ионной жидкости с помощью 3D-принтера из-за проблемы с интеграцией датчика из-за жесткой конструкции.
«На сегодняшний день большинство интегрированных систем датчиков и исполнительных механизмов, используемых в мягкой робототехнике, находятся в зачаточном состоянии», - сказал Майкл Венер, бывший научный сотрудник SEAS и соавтор статьи. «Печатая датчики ионной жидкости напрямую в этих мягких системах, мы открываем новые возможности для проектирования и производства устройств, которые в конечном итоге позволят управлять мягкими роботами с обратной связью».
«Эта работа представляет собой последний пример тех возможностей, которые предоставляет встроенная 3D-печать - методика, впервые примененная в нашей лаборатории», - сказал Льюис.
«Функциональность и гибкость конструкции этого метода не имеют себе равных, - сказал Труби. «Эти новые чернила в сочетании с нашим встроенным процессом 3D-печати позволяют нам комбинировать как мягкое зондирование, так и срабатывание в одной интегрированной мягкой роботизированной системе».
Для тестирования датчиков команда исследователей напечатала мягкий роботизированный захват, состоящий из трех мягких пальцев или приводов. Для определения внутреннего давления, кривизны, контакта и температуры исследователи проверили способность захвата. Благодаря встроенным нескольким контактным датчикам захват может ощущать легкие и глубокие прикосновения.
«Мягкая робототехника обычно ограничивается традиционными методами формования, которые ограничивают выбор геометрии, или, в случае коммерческой 3D-печати, выбором материала, который затрудняет выбор дизайна», - сказал Роберт Вуд, профессор инженерных и прикладных наук Charles River в SEAS, Core Член факультета Института Висса и соавтор статьи. «Методы, разработанные в лаборатории Льюиса, имеют возможность произвести революцию в создании роботов, отказавшись от последовательных процессов и создав сложных и монолитных роботов со встроенными датчиками и исполнительными механизмами».
Кроме того, исследователи надеются использовать возможности машинного обучения, чтобы научить эти устройства удерживать объекты разного размера, формы, текстуры поверхности и температуры. Соавторами исследования являются Эбигейл Гросскопф, Даниэль Фогт и Себастьян Узель, а также при поддержке Национального научного фонда через Гарвардский MRSEC и Института биологической инженерии Висса.