Проектирование мягкого робота (см. Soft robotics), способного двигаться естественно, например, согнуть палец или повернуть запястье – до сих пор шло методом проб и ошибок. Однако теперь исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering) и Гарвадского междисциплинарного научно-исследовательского института биотехнической инженерии имени Хансйорга Виса (Applied Sciences and the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) открыли новый способ автоматического проектирования мягких исполнительных механизмов на основе требуемого движения.

Это исследование опубликовано в The Proceedings of the National Academy of Sciences, ведущем американском журнале для публикации оригинальных научных исследований в различных областях.

«Вместо того, чтобы проектировать эти механизмы, основываясь на эмпирическом опыте, мы захотели инструмент, где можно сделать нужное движение и узнать, как спроектировать исполнительный механизм, чтобы добиться такого движения у мягкого робота», − комментирует Катя Бертолди (Katia Bertoldi), доцент − стипендиат Джона Леба (John L. Loeb) и соавтор статьи.

Проектирование мягкого робота, который способен естественно согнуть палец или колено, может показаться простым, но движение на самом деле невероятно сложно.

«Проектирование является таким трудным, потому что одного типа механизмов недостаточно, чтобы произвести такие сложные движения», − говорит Файоннуэла Коннолли (Fionnuala Connolly), аспирант Гарвардской школы инженерных и прикладных наук и ведущий автор работы. «Вам нужна последовательность сегментов исполнительных механизмов, каждая из которых выполняет своё действие, и вы хотите с помощью одних входных данных произвести ими конкретное движение».

Метод, разработанный командой, использует математическое моделирование гидропривода. Он состоит из волокон армированных механизмов, и это даёт ему возможность оптимально выполнять движения. Команда использовала эту модель, чтобы спроектировать мягкого робота, который воспроизводит такие же движения, какие делает человек, когда сгибает пальцы или вращает большим пальцем. При этом источник давления для этих движений у робота один и тот же.

«Такой подход существенно упрощает процесс проектирования мягких роботов, которые могут выполнить сложные движения», − сказал Конор Уолш (Conor Walsh), доцент − стипендиат Джона Леба, главный преподаватель ГМНИИБИ и соавтор исследования. «Он может быть использован для разработки руки антропоморфного робота, которая двигается определённым образом, или надеваемого робота, который помогает при движении конечности и служит протезом».

Новый метод будет включен в Набор инструментов для разработки мягких роботов (Soft Robotic Toolkit), общедоступный онлайн-ресурс, который развивает ГШИПН, чтобы помочь исследователям, педагогам и подающим надежды учёным проектировать, производить, моделировать, делать описания и управлять своими собственными мягкими роботами.

Источник: ScienceDaily