Kuriami „jaučiantys“ ir gebantys prisitaikyti robotai

2025-01-17

Ateityje robotai-griebtuvai (asociatyvi freepik.com nuotrauka) su haptinėmis funkcijomis galės švelniau suimti ir rūšiuoti obuolius bei kitus vaisius.

Kad derliaus nuėmimo robotai, povandeniniai griebtuvai ir autonominiai keltuvai ateityje būtų universaliau pritaikomi ir savarankiškesni, Vokietijos Fraunhofer Institute for Materialir pluošto technologijų instituto IWS Drezdene tyrėjai siekia, kad robotai galėtų „jausti ir prisitaikyti“: įvairiuose projektuose kartu su akademiniais ir pramoniniais partneriais kuriami biometriniai dirbtiniai griebtuvai. Derinant 3D ir dispensinį spausdinimą su kitomis technologijomis, tai turi būti pasiekta.

Buhalterinė apskaita. Horizontali. Straipsnių viduje.

Koncepcija: lankstūs, 3D spausdintuvu atspausdinti griebtuvai naudoja jutiklius, kad galėtų nustatyti, kaip stipriai jie gali suimti nepadarydami žalos. Techninės sistemos, pavyzdžiui robotai ar kitos mašinos, išmoksta griebti „švelniai“, panašiai kaip žmogaus ranka. Ateityje tai bus taikoma, pavyzdžiui derliaus nuėmimo robotams, kurie skina braškes.

Gamta įkvepia mokslininkus spręsti problemas. Jie bando suprasti pagrindinį biologinį principą, technologiškai jį imituoti ir toliau plėtoti. Šis metodas dažnai vadinamas bionika arba biologizacija. „Technologinė adityviosios gamybos pažanga dabar leidžia pritaikyti daug daugiau biologinių koncepcijų nei anksčiau“, – pabrėžia Fraunhoferio IWS mechatronikos inžinierius Hannesas Laueris, kuruojantis „BioGrip“ projektą. „Gamta kupina sprendimų. Jei mes, inžinieriai, nedarome jokios pažangos, visada verta pažvelgti į gamtos koncepcijas.“

„Finray“ efektas: pelekas griebia objektą

Šiuo konkrečiu atveju projekto partneriai pasinaudojo tam tikrų žuvų pelekų gebėjimu reaguoti į spaudimą ne vengimo, o priešpriešiniu judesiu, t. y. jie apgaubia priešingą jėgą. Pačios žuvys tuo naudojasi, kad galėtų lengviau judėti. Šį pelekų efektą inžinieriai panaudojo vykdydami projektą „BioGrip“, kuris buvo įgyvendinamas nuo 2021 m. vidurio iki 2023 m. pradžios. Finray struktūros dėka jie atspausdino griebtuvus, kuriuose įrengti jutikliai, galintys švelniai sugriebti objektus kapiliarais, tada dispensinis spausdintuvas ant griebtuvo paviršiaus užtepa smulkias struktūras, pagamintas iš sidabro pastos. Infraraudonoji spinduliuotė funkcionalizuoja sukurtus modelius. Šios funkcinės struktūros apima, pavyzdžiui 250 mikrometrų siaurų laidininkų takelių meandrinį raštą. Jei atskiras pirštas sulenkiamas arba ištempiamas, keičiasi meandro elektrinė varža. Tai leidžia bet kuriuo metu realiuoju laiku nustatyti griebtuvo įtempimą.

Spausdintuvas taip pat sukuria plonus sidabro ir izoliatorių sluoksnius, esančius vienas ant kito ant griebtuvo pirštų, taip sukurdamas plokščią kondensatorių. Jei išorinė jėga suspaudžia du sidabro sluoksnius, kondensatoriaus talpa pasikeičia. Tai leidžia nustatyti griebtuvą veikiančią jėgą. Dispensiniu spausdintuvu taip pat galima gaminti lietimui jautrius ir kitus paviršiaus jutiklius. Kartu su mikrosistemomis integruotoje valdymo ir vertinimo elektronikoje galima imituoti įvairias kitas žmogaus rankos funkcijas. Pavyzdžiui būtų galima įvertinti suimamo objekto svorį švelniai jį purtant.

Bioniniai griebtuvai Marsui ir jūros dugnui

Šis kelių adityviojo spausdinimo procesų ir kitų technologijų derinys sukuria autonominius griebtuvus, kurie „jaučia“ tai, ką griebia. Susidomėjimas pramonėje ir moksliniuose tyrimuose jau auga. Viena iš aptariamų temų – nenuspėjamų formų mėginių rinkimas Marse. Maisto pramonės įmonės galėtų naudoti tokius modifikuotus robotus obuoliams ar kitiems vaisiams rūšiuoti ir švelniai pakuoti. Biologai galėtų naudoti „lytėjimo griebtuvus“ mažiems jūrų ežiams, jūrų agurkams ir kitiems vandenynų gyventojams rinkti jų nesužeidžiant. Tikėtina, kad atsiras ir kitų taikymo scenarijų.

Projektų partneriai siekia perduoti šias ir panašias galimybes savaime išsivalantiems filtrams, kurie iš nuotekų išsijoja mikroplastiko daleles. Specialūs 3D spausdintuvai kurs bionines struktūras. Greitas prototipų kūrimas jau plačiai naudojamas bionikoje, tačiau pramonės standartus atitinkančių priimtų medžiagų ir procesų priedų gamyboje vis dar trūksta. Ši veikla ir tokių technologijų perdavimas pramonei yra Fraunhofer IWS kompetencijos sritis. Nepaisant to, jų tyrėjai išlieka įsitikinę, kad biologijos ir technologijų derinys turi didelį potencialą: „Kelių adityviųjų procesų derinimas atveria visiškai naujas galimybes bionikoje“, – prognozuoja Hannes Lauer.

Parengta pagal užsienio spaudą. Vertė Saulius Zagorskis, LŽŪKT