Техника оригами позволила создать одноразовый бумажный манипулятор
Японский инженер создал механический захват, полностью состоящий из офисной бумаги и приводимый в движение простым электромотором. Разработчик предлагает использовать его в качестве дешевого устройства, предназначенного для одноразового использования. Манипулятор был представлен на конкурсе The James Dyson Award.
Обычно инженеры используют для создания своих устройств материалы с высокими характеристиками, но также высокой ценой, например, углеродное волокно. Это позволяет сделать устройство эффективным и долговечным, но одновременно делает его недоступным для многих студенческих проектов или просто для массового производства, особенно в случае, если устройство подвергается сильному износу и его детали необходимо регулярно менять.
Инженер Тэдзука Сота (Tezuka Sota) из Токийского колледжа промышленных технологий создал для участия в конкурсе The James Dyson Award довольно сложный манипулятор из крайне доступного материала — офисной бумаги. Он разработал упрощенную модель руки, рассчитанную таким образом, чтобы каждый ее палец можно было полностью сложить из единого куска бумаги, при том, что он состоит из нескольких сегментов, как и настоящая человеческая рука.
Приводится в действие такая бумажная рука с помощью линейного актуатора, который сдвигает одну из частей пальца относительно другой и заставляет захват сжиматься. Инженер продемонстрировал работу захвата на примере простых объектов:
Кроме варианта с двумя пальцами разработчик также создал несколько других, в том числе и с пятью пальцами, но пока не продемонстрировал самую продвинутую версию в деле.
В качестве одного из вариантов использования автор предложил применять захват для перемещения фруктов и другой пищи. За счет того, что бумага стоит недорого, для каждой операции можно использовать одноразовый захват и тем самым решать проблему с гигиеничностью.
Ранее инженеры представляли другие бумажные устройства. К примеру, недавно инженеры из США и Китая создали простого двигающегося робота, состоящего из бумаги и напечатанных на ней дорожек из проводящего полимера. А в прошлом году американские инженеры представили робочервя, два основных компонента которого состоят из бумаги. Из нее выполнен корпус в виде гармошки, а также два винта, которые сложенны из бумаги таким образом, что способны превращать вращательное движение в поступательное.
Григорий Копиев
Он надежно обхватывает хрупкие предметы, не повреждая их
Инженеры из Японии и Вьетнама разработали мягкий манипулятор ROSE, способный бережно захватывать хрупкие предметы, не повреждая их. Он состоит из мягкой воронкообразной оболочки, напоминающей цветок розы, которая способна скручиваться, равномерно обхватывая предмет, оказавшийся внутри. Благодаря своей универсальности и прочности манипулятор может пригодиться в сельском хозяйстве для сбора урожая. Доклад с описанием конструкции был представлен на конференции Robotics: Science and Systems, 2023. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Чтобы робот мог безопасно взаимодействовать с хрупкими объектами, его обычно оснащают манипуляторами, в конструкции которых присутствуют мягкие материалы. Нередко их устройство в той или иной степени имитирует анатомию человеческой руки. Например, пальцы трехпалого захвата EndoFlex с внутренней стороны покрыты мягким силиконом. Однако для управления манипуляторами такого типа обычно требуются несколько актуаторов и сложные алгоритмы позиционирования, которые позволяют подстраивать пространственное положение пальцев и руки в соответствии формой и положением захватываемого предмета. Кроме это, сила прикладывается к объекту неравномерно и только в точках соприкосновения с пальцами, поэтому ее может оказаться недостаточно для удержания. Манипулятор, разработанный инженерами под руководством Ван Ан Хо (Van Anh Ho) из Японского национального института передовых промышленных наук и технологи, имеет более простую конструкцию и для полноценной работы достаточно только одного актуатора. Принцип его работы напоминает раскрытие цветка розы, поэтому разработчики дали ему название ROSE. Рабочая часть манипулятора представляет собой прочную оболочку из силиконовой резины (первые повреждения на изогнутом краю появились только после 400 тысяч циклов срабатывания), которая образует двустенный стакан. Внешняя часть оболочки прикреплена нижней частью к круглому пластиковому основанию с отверстием в центре, а внутренняя воронкообразная поверхность к вращающемуся цилиндру, вставленному в центральное отверстие основания. При вращении внутренней оболочки относительно внешней происходит сжатие манипулятора. Если при этом во внутренней полости оказывается предмет, то он равномерно обхватывается с боков. Усилие и площадь обхвата можно регулировать с помощью угла закручивания оболочек относительно друг друга, а также нагнетанием давления воздуха в пространство между стенками стакана. Для изучения характеристик манипулятора его присоединили к роборуке UR5. Испытания показали, что захват может выдержать максимальную нагрузку около 328 Ньютон при собственной массе захвата 49 грамм, что дает значение соотношения грузоподъемности к весу примерно 6800 процентов от массы захвата вместе с ротором. Манипулятор может бережно и безопасно обхватывать хрупкие предметы различной формы и размеров не нанося им повреждений. В экспериментах использовались стальные шары, фрукты, клейкая лента, банка с кофе и куриное яйцо, которое захват легко вытащил из миски с оливковым маслом, что довольно трудно осуществить, так как из-за масла яйцо становится скользким. Кроме этого, ROSE может захватывать и сыпучие материалы, например, гравий и гальку. https://www.youtube.com/watch?v=E1wAI09LaoY Инженеры придумали способ, с помощью которого манипулятору можно добавить способность «чувствовать» захватываемый предмет. Для этого они разместили множество небольших меток с внутренней стороны оболочки. Их положение контролируется с помощью компьютерного зрения через три небольшие камеры, закрепленные на пластиковом основании манипулятора. По мнению разработчиков, ROSE мог бы пригодиться в сельском хозяйстве для сбора урожая и не только. В будущем они планируют продолжить работу над математической моделью деформации оболочки при скручивании. Иной тип мягкого манипулятора продемонстрировали инженеры из Австралии. Он способен ухватывать предметы, обвиваясь вокруг них как щупальце осьминога.