Разработка гуманоидных роботов стремится воспроизвести человеческую руку, которая является удивительно ловким и универсальным инструментом. Однако попытки создать роботизированные руки с сложной анатомией человека часто приводят к созданию трудных в управлении и сложных структур. В новой статье, опубликованной в журнале Advanced Science, исследователи предложили альтернативное решение для конечных эффекторов, создав BioflexBot — новейший робот, который имитирует и даже превосходит основные движения руки благодаря простому дизайну.

Простота конструкции

Исследователи сосредоточились не на создании роботизированной руки с детализированной анатомией, а на захвате основных движений руки с помощью спиральной пружины, ограничивающей оболочки и базовой пневматической системы. Используя сжатый воздух для управления механическим действием, BioflexBot оптимизирован для точности и диапазона подвижности. Он способен выполнять такие действия, как щипок, вращение, зацепление и захват, используя всего два пневматических входа.

Инновационные подходы

"Используя структурный и физический интеллект, мы стремились к простой конструкции, способной как к захвату объектов разных масштабов, так и к сложной манипуляции, подобной человеческой", — отметил старший автор исследования, доктор Янгтянь Ли из Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне. Его коллега, доктор Ян Ян из Нанкинского университета информационных наук и технологий, добавил: "В отличие от большинства роботизированных рук, которые воспроизводят человеческую форму с высокими затратами на оборудование и управление, наш подход сосредоточен исключительно на имитации функций, а не формы".

Проверка возможностей BioflexBot

Исследователи подтвердили, что BioflexBot способен воспроизводить основные движения руки. Для симуляции щипка робот успешно манипулировал иглой для акупунктуры и надежно транспортировал жидкость с помощью пипетки, выполняя деликатные задачи, распространенные в здравоохранении и лабораторных условиях. BioflexBot также продемонстрировал возможность вращения крышки бутылки, вращаясь почти в четыре раза больше, чем человеческая рука. Робот смог зацепить такие объекты, как ящик с инструментами и очки, а также надежно захватывать объекты различных размеров, в том числе до 13 раз больше, чем аналогичные системы.

Превосходство над человеческими возможностями

BioflexBot не только надежно имитирует традиционные движения рук, но и превосходит их. Исследователи утверждают, что он может растягиваться и сжиматься в 3,5 раза больше, чем человеческая рука. Это позволяет роботу захватывать сложные объекты, достигать больших расстояний, доставлять предметы в ограниченные пространства и последовательно транспортировать несколько объектов.

Потенциальные применения

Исследователи продемонстрировали три потенциальных применения BioflexBot: инспекция лопаток аэродвигателей, выполнение повседневных задач в интеграции с гуманоидным роботом и проведение химического эксперимента. Эти результаты показывают, что простота конструкции BioflexBot может привести к высокой ловкости при крайне низких затратах, что открывает возможности для применения в различных отраслях. В будущем ученые планируют перевести прототип в полностью автоматизированную платформу.

Заключение

BioflexBot представляет собой значительный шаг вперед в области робототехники, демонстрируя, что простота конструкции может сочетаться с высокой функциональностью. Это открывает новые горизонты для применения роботизированных систем в самых разных сферах, от медицины до промышленности.