Инженеры-исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый тип гибких роботизированных захватов, которые способны поднимать нежные яичные желтки, не ломая их, и достаточно точны, чтобы поднимать человеческий волос.

В работе есть приложения как для мягкой робототехники, так и для биомедицинских технологий.

Инженеры-исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый тип гибких роботизированных захватов, которые способны поднимать нежные яичные желтки, не ломая их, и достаточно точны, чтобы поднимать человеческий волос. Авторы и права: Цзе Инь, Государственный университет Северной Каролины.

Работа основана на искусстве киригами, которое включает в себя вырезание и складывание двумерных (2D) листов материала для формирования трехмерных (3D) фигур. В частности, исследователи разработали новую технику, которая включает использование киригами для преобразования 2D-листов в изогнутые 3D-структуры путем прорезания параллельных прорезей в большей части материала.

Окончательная форма трехмерной структуры в значительной степени определяется внешней границей материала. Например, двумерный материал с круглой границей будет формировать сферическую трехмерную форму.

«Мы определили и продемонстрировали модель, которая позволяет пользователям работать в обратном направлении», — говорит Яой Хонг, первый автор статьи о работе и доктор философии. студент штата Северная Каролина. «Если пользователи знают, какая изогнутая 3D-структура им нужна, они могут использовать наш подход для определения формы границ и шаблона прорезей, которые им нужно использовать в 2D-материале. А дополнительный контроль над конечной структурой становится возможным благодаря управлению направлением, в котором материал выталкивается или вытягивается».

«Наш метод немного проще, чем предыдущие методы преобразования 2D-материалов в изогнутые 3D-структуры, и он позволяет дизайнерам создавать широкий спектр настраиваемых структур из 2D-материалов», — говорит Цзе Инь, корреспондент статьи и доцент. машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина.

Исследователи продемонстрировали полезность своей техники, создав захваты, способные захватывать и поднимать предметы, начиная от яичных желтков и заканчивая человеческим волосом.

«Мы показали, что нашу технику можно использовать для создания инструментов, способных захватывать и перемещать даже очень хрупкие предметы», — говорит Инь.

«Обычные захваты прочно захватывают объект — они захватывают предметы, оказывая на них давление», — говорит Инь. «Это может создать проблемы при попытке захватить хрупкие предметы, такие как яичные желтки. Но наши захваты, по сути, окружают объект, а затем поднимают его — подобно тому, как мы обхватываем объект ладонями. Это позволяет нам «захватывать» и перемещать даже хрупкие объекты без ущерба для точности».

Однако исследователи отмечают, что существует множество других потенциальных применений, таких как использование этой техники для разработки биомедицинских технологий, которые соответствуют форме сустава, например, человеческому колену.

«Подумайте об умных бинтах или устройствах мониторинга, способных сгибаться и двигаться с помощью колена или локтя», — говорит Инь.

«Это проверка концепции, которая показывает, что наша техника работает», — говорит Инь. «Сейчас мы находимся в процессе интеграции этой техники в технологии мягкой робототехники для решения промышленных задач. Мы также изучаем, как эту технику можно использовать для создания устройств, которые можно использовать для нагревания человеческого колена, что могло бы иметь терапевтическое применение.

«Мы открыты для сотрудничества с отраслевыми партнерами, чтобы изучить дополнительные приложения и найти способы перенести этот подход из лаборатории в практическое использование».