Манипулятор со структурой позвоночника научили сопротивляться кручению

Nicholas Castledine et al. / ICRA 2019

Британские инженеры разработали модульный манипулятор, приводимый в движение с помощью натяжения тросов в нем двумя моторами в основании. Структура из чередующихся 3D-печатных «позвонков» позволяет манипулятору изгибаться в двух направлениях и сопротивляться кручению. Несколько манипуляторов можно последовательно соединить в одну конструкцию, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции ICRA 2019.

Существует множество конструкций для роботизированных манипуляторов. К примеру, распространены манипуляторы из длинных жестких сегментов, на стыках которых закреплены электромоторы, пневматические или гидравлические приводы, или другие актуаторы. Также существуют и более необычные, хотя и не всегда практичные, конструкции, например, полностью пневматический манипулятор с множеством надуваемых полостей. Кроме того, достаточно популярна конструкция, в которой сегменты меняют свое взаимное расположение благодаря одному или нескольким тросам, натянутым вдоль них. Однако такие манипуляторы зачастую ограничены в своих возможностях. К примеру, многие из них не обладают возможностью одновременно сильно изгибаться и быть устойчивыми к кручению.

Ким Чжон Рэ (Jongrae Kim) и его коллеги из Университета Лидса разработали простой и дешевый в производстве манипулятор, лишенный этого недостатка. Он имеет структуру, которую авторы сравнивают с позвоночником. Манипулятор состоит из множества одинаковых сегментов, а также двух отдельных концевых сегментов, имеющих другую структуру. Каждый центральный сегмент имеет по паре вырезов и выступов, расположенных с противоположных сторон. Поскольку каждый следующий сегмент повернут на 90 градусов, выступы одного сегмента попадают в вырезы следующего, что позволяет им двигаться относительно друг друга в двух направлениях, но не дает им крутиться относительно друг друга.

Манипулятор приводится в движение с помощью двух электромоторов в концевом сегменте. К каждому из этих моторов привязано по две лески, проходящих через все остальные сегменты. Натягивая лески моторы могут управлять изгибом манипулятора в нужную сторону. Еще одна особенность манипулятора заключается в том, что во всех сегментах есть центральное отверстие. Инженеры предлагают размещать в нем гибкие элементы, к примеру, трубку, через которую можно откачивать воздух из вакуумного захвата.

Инженеры экспериментировали с разными вариантами конструкции. Например, в одном из них на концевых сегментов есть крепления, благодаря которым манипуляторы можно выстраивать последовательно в одну длинную конструкцию. Инженеры провели эксперименты с разными модификациями и измерили их грузоподъемность. Закрепленный горизонтально манипулятор смог поднять груз массой 1,3 килограмма.

В прошлом году американские инженеры создали другой манипулятор с натягиваемыми тросами, но в нем использовался крайне необычный источник движения — расширяющиеся при нагревании зерна кукурузы. Актуатор с 36 кукурузными зернами сумел поднять груз массой 100 граммов.

Григорий Копиев


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.