Põhja-Carolina osariigi ülikooli teadlased on välja töötanud robot-haardeseadme, mis on piisavalt õrn veetilga korjamiseks aga samas ka piisavalt tugev, et tõsta 6,4 kilogrammi raskune ese. Seade on piisavalt osav ka riide voltimiseks ning võimaldab üles korjata mikrofilme, mis on 20 korda õhemad kui juuksekarvad.
Lisaks võimalikele tootmisrakendustele integreerisid teadlased seadme ka tehnoloogiaga, mis võimaldab haaratsit juhtida küünarvarre lihaste tekitatud elektriliste signaalide abil, näidates selle potentsiaali kasutada robotproteesides.
“Tugevuse, täpsuse ja õrnuse vahelise kompromissi tõttu on raske välja töötada üht pehmet haaratsit, mis oleks võimeline käsitsema ülipehmeid, üliõhukesi ja raskeid esemeid,” ütles Põhja-Carolina osariigi mehaanika- ja kosmosetehnika professor Jie Yin. “Meie disain saavutab nende omaduste suurepärase tasakaalu.”
Uute haaratsite disain põhineb kirigami kunstile, mis hõlmab nii kahemõõtmeliste materjalilehtede lõikamist kui ka voltimist, et moodustada kolmemõõtmelisi kujundeid. Uus disain suudab saavutada kõrge tugevuse ja õrnuse, kuna see jaotab jõudu kogu haaratsi struktuuris.
“Robothaaratsite tugevust mõõdetakse üldiselt kasuliku koormuse ja kaalu suhtega,” ütles Yin. “Meie haaratsid kaaluvad 0,4 grammi ja suudavad tõsta kuni 6,4 kilogrammi. See on kandevõime ja kaalu suhe umbes 16 000. See on 2,5 korda kõrgem kui varasem kandevõime ja kaalu suhte rekord, mis oli 6400. Õrnuse ja täpsuse omadused viitavad haaratsite tugevusele paljudele rakendustele.”
Veel üks uue tehnoloogia eelis on see, et selle atraktiivsed omadused on tingitud peamiselt selle konstruktsioonist, mitte haaratsite valmistamiseks kasutatud materjalidest. Praktilises mõttes tähendab see, et saate haaratsid valmistada biolagunevatest materjalidest, näiteks tugevatest taimelehtedest. See võib olla eriti kasulik rakenduste puhul, kus soovite kasutada haaratseid ainult piiratud aja jooksul, näiteks toidu või biomeditsiiniliste materjalide käsitsemisel. Katsed on näidanud, et haaratseid saab kasutada teravate meditsiiniliste esemete käsitsemiseks – näiteks nõelad.
Teadlased integreerisid haardeseadme ka müoelektrilise proteesiga, mis tähendab, et proteesi juhitakse lihaste aktiivsuse abil. “See haarats pakkus täiustatud funktsiooni ülesannete jaoks, mida on olemasolevate proteeside abil raske täita, näiteks teatud tüüpi tõmblukkude lukustamine, mündi korjamine ja nii edasi,” ütles Põhja-Carolina ülikooli Chapel Hilli biomeditsiinitehnika ühisosakonna professor Helen Huang.
“Uus haarats ei saa asendada kõiki olemasolevate proteeside käte funktsioone, kuid seda saab kasutada nende muude funktsioonide täiendamiseks,” ütles Huang. “Ja üks kirigami haaratsite eeliseid on see, et te ei pea olemasolevaid robotproteesimisel kasutatavaid mootoreid välja vahetama ega täiendama. Haardeid kasutades saate lihtsalt ära kasutada olemasolevat mootorit.”
Kontseptsiooni testimisel näitasid teadlased, et kirigami haaratseid saab kasutada koos müoelektrilise proteesiga, et pöörata raamatu lehti ja kitkuda viinamarju viinamarjadest.
“Arvame, et haaratsi disainil on potentsiaalseid rakendusi valdkondades, mis ulatuvad robotproteesimisest ja toiduainete töötlemisest kuni farmaatsia- ja elektroonikatööstuseni,” ütles Yin. “Ootame koostööd tööstuspartneritega, et leida võimalusi tehnoloogia kasutamiseks.”
Allikas: Science Daily
