Маніпулятор зі структурою хребта навчили чинити опір крученню

Британські інженери розробили модульний маніпулятор, що приводиться в рух за допомогою натягнення тросів у ньому двома моторами в підставі. Структура з 3D-друкованих «хребців» дозволяє маніпулятору згинатися в двох напрямках і чинити опір крученню. Кілька маніпуляторів можна послідовно з'єднати в одну конструкцію, розповідають автори статті, яка буде представлена на конференції ICRA 2019.

Існує безліч конструкцій для роботизованих маніпуляторів. Наприклад, поширені маніпулятори з довгих жорстких сегментів, на стиках яких закріплені електромотори, пневматичні або гідравлічні приводи, або інші актуатори. Також існують і більш незвичайні, хоча і не завжди практичні, конструкції, наприклад, повністю пневматичний маніпулятор з безліччю надуваних порожнин. Крім того, досить популярна конструкція, в якій сегменти змінюють своє взаємне розташування завдяки одному або кільком тросам, натягнутим уздовж них. Однак такі маніпулятори часто обмежені у своїх можливостях. Наприклад, багато з них не володіють можливістю одночасно сильно згинатися і бути стійкими до кручення.

Кім Чжон Ре (Jongrae Kim) і його колеги з Університету Лідса розробили простий і дешевий у виробництві маніпулятор, позбавлений цього недоліку. Він має структуру, яку автори порівнюють з хребтом. Маніпулятор складається з багатьох однакових сегментів, а також двох окремих кінцевих сегментів, що мають іншу структуру. Кожен центральний сегмент має по парі вирізів і виступів, розташованих з протилежних сторін. Оскільки кожен наступний сегмент повернуть на 90 градусів, виступи одного сегмента потрапляють у вирізи наступного, що дозволяє їм рухатися відносно один одного в двох напрямках, але не дає їм крутитися відносно один одного.

Маніпулятор приводиться в рух за допомогою двох електромоторів в кінцевому сегменті. До кожного з цих моторів прив'язано по дві ліски, що проходять через всі інші сегменти. Натягуючи ліски мотори можуть керувати вигином маніпулятора в потрібний бік. Ще одна особливість маніпулятора полягає в тому, що у всіх сегментах є центральний отвір. Інженери пропонують розміщувати в ньому гнучкі елементи, наприклад, трубку, через яку можна відкачувати повітря з вакуумного захоплення.

Інженери експериментували з різними варіантами конструкції. Наприклад, в одному з них на кінцевих сегментів є кріплення, завдяки яким маніпулятори можна вибудовувати послідовно в одну довгу конструкцію. Інженери провели експерименти з різними модифікаціями і виміряли їх вантажопідйомність. Закріплений горизонтально маніпулятор зміг підняти вантаж масою 1,3 кілограма.

Минулого року американські інженери створили інший маніпулятор з натягуваними тросами, але в ньому використовувалося вкрай незвичайне джерело руху - кукурудзи, що розширюються при нагріванні зерна. Актуатор з 36 кукурудзяними зернами зумів підняти вантаж масою 100 грамів.