Inhalt
- Die Evolution der Robotik
- Was ist weiche Robotik?
- Wie bewegen und erledigen weiche Roboter Aufgaben?
- Anwendungen der weichen Robotik
- Meine Erfahrung mit Soft Robotics
Ryan ist Student an der Drexel University und studiert Maschinenbau mit Schwerpunkten in Luft- und Raumfahrt und Energie sowie Systemtechnik.
Die Evolution der Robotik
Was wir als Robotik definieren, ändert sich. In der Vergangenheit wurden Roboter hauptsächlich für die sich wiederholende, schwierige Bewegung von Teilen in der Automobilindustrie und ähnlichen Bereichen eingesetzt. Diese Roboter waren große, schwere Metallmaschinen, die für Aufgaben ausgeführt wurden, die für Menschen zu schwierig oder gefährlich waren, um sie selbst zu erledigen.
Heutzutage entwickelt sich der Begriff "Roboter" weiter. Während viele noch diese industriellen Jobs haben, umfasst die Robotik auch Anwendungen für Transport, Sicherheit, Verfolgung und sogar Kameradschaft. Roboter sehen inzwischen auch drastisch anders aus, und viele sind nicht mehr die großen, klobigen Metallmaschinen, die vor Jahren die Industrie übernommen haben.
Was ist weiche Robotik?
Soft Robotics beinhaltet, um es einfach auszudrücken, die Schaffung von Robotern, die weich sind. Sie bestehen aus gepolsterten, flexiblen Materialien, die es ihnen ermöglichen, empfindliche Gegenstände zu handhaben, ohne sie zu zerstören, und sie können oft menschenähnliche Bewegungen ausführen, die ihre Metallgegenstücke niemals hätten ausführen können. Darüber hinaus können sich weiche Roboter an äußere Kräfte aus ihrer Umgebung anpassen. Die Fähigkeit, ihre Form zu biegen und anzupassen, kann sich in unvorhersehbaren und sich ändernden Situationen als entscheidend für den Erfolg erweisen.
Wie bewegen und erledigen weiche Roboter Aufgaben?
Diese konformen Materialien müssen für die Bewegung auf Nicht-Systeme angewiesen sein. Dies hat in den letzten ein oder zwei Jahrzehnten zu einigen beeindruckenden technologischen Errungenschaften geführt, da neue Wege zum Bewegen von weichen Robotern entwickelt wurden. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Pneumatik oder das Ändern des Drucks innerhalb des Materials, um das Gerät entweder auszudehnen oder zusammenzuziehen. Diese Methode erweist sich als effektiv beim Aufnehmen empfindlicher Objekte.
Eine weitere häufige Methode ist die Verwendung der thermischen Eigenschaften eines Materials. Formgedächtnispolymere sind rekonfigurierbare Materialien, die ab einer bestimmten Temperatur auf eine bestimmte Weise geformt und dann abgekühlt werden können. Wenn sie wieder erhitzt werden, kehren sie in ihre ursprüngliche Form zurück.
Schließlich ist eine weniger häufige Kontrollmethode die Verwendung elektrischer Felder. In bestimmten Situationen können mit bestimmten Materialien elektrostatische Kräfte verwendet werden, um die Form eines Roboters zu ändern. Dies wird weniger häufig verwendet, nicht nur wegen der spezifischen Bedingungen, unter denen es angewendet werden kann, sondern auch wegen der Forderung nach einer konstant hohen Spannung. Roboter, die durch elektrische Felder gesteuert werden, sind ebenfalls anfällig für Ausfälle.
Anwendungen der weichen Robotik
Wie bereits erwähnt, gibt es viele Verwendungsmöglichkeiten für Softroboter, und ihre Anwendungen vor Ort sind für den Erfolg vieler Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Eine der häufigsten Anwendungen für diese weichen Systeme ist das Greifen von Objekten. Das nachgiebige Material kann unterdrückt werden, wenn gegen etwas gedrückt wird, und ein leichter Druck von einem Pneumatiksystem auf der Innenseite der Klaue reicht aus, um alles zu unterstützen, was empfindlich ist, egal wie klein die Größe ist. Diese Maschinen können Eier, Obst und sogar flache Gegenstände wie Kekse aufnehmen, ohne sie zu beschädigen. Ein kleiner Nachteil für dieses System ist jedoch, dass normalerweise ein zusätzliches mechanisches System erforderlich ist, um die Pneumatik effektiv und korrekt zu betreiben.
Soft Robotics zielt auch darauf ab, bestimmte Probleme in der biomedizinischen Industrie zu beheben. Viele Menschen auf der ganzen Welt leiden unter Bedingungen, die die Motorik in einer oder beiden Händen einschränken, und eine Soft-Robotics-Anwendung könnte ihnen beim Öffnen und Schließen dieser Hand helfen. Es kann auch Unterstützung bei der Aufbewahrung alltäglicher Gegenstände bieten. Der materielle Aspekt des Feldes ermöglicht die Revolutionierung der Prothetik und ist vielversprechend für Technologien im Millimeter- oder Mikrometerbereich.
Meine Erfahrung mit Soft Robotics
Ich habe das Glück, in einem Team gewesen zu sein, das einige der grundlegenden Anwendungen der weichen Robotik erforscht hat und sogar unsere eigene Klaue konstruiert hat, um zu versuchen, zufällige Haushaltsgegenstände aufzunehmen, die in ihren Durchmesser passen.Unsere Klaue bestand aus einer Gummilegierung und bestand aus zwei Teilen in einem dreizackigen Design. Das Oberteil wurde nur mit Gummi geformt, das Unterteil jedoch mit einem Papierstreifen. Dieser Papierstreifen verhinderte, dass sich das Stück ausdehnte, als unser Pneumatiksystem den Druck in der Klaue erhöhte. Während es gleich groß blieb, quoll das Oberteil ohne Papier auf, wenn die Pumpe aktiv war.
Wenn die Klaue mit einem dünnen Faserfilament festgehalten wird, krümmt sie sich in Richtung des nicht quellenden Stücks und erzeugt die Bewegung einer Klaue. Unser Pneumatiksystem bestand aus einer kleinen Handpumpe, die mehrmals zusammengedrückt werden musste, um vollständig zu schließen. Insgesamt war es nicht das schönste Produkt, aber es diente dem Zweck, unsere Forschung zu Anwendungen der weichen Robotik zu beginnen.
