CC BY
90ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЯГКИХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ Подтелкина О.А.
Подтелкина Ольга Александровна - научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники» Министерства обороны Российской Федерации, г. Москва
Аннотация: в данной статье рассмотрены преимущества использования мягких робототехнических комплексов (РТК) и перспективы развития мягкой робототехники.
Ключевые слова: мягкий РТК, мягкая робототехника, преимущества мягких РТК, перспективы развития.
Робототехника развивается в направлении создания более мягких и гибких роботов. Мягкие роботы - это устройства, в которых крепления заполняются силиконом или сжатым воздухом, их главной особенностью является возможность сталкиваться с другими предметами, не причиняя ущерба себе или другим объектам.
Конечности жестких РТК могут сгибаться и разгибаться только вокруг одних и тех же осей, что позволяет комплексу двигаться только по математически рассчитываемой траектории. Для снижения вероятности столкновения РТК с препятствиями необходимы наличие обратной связи и тщательный расчет движения комплекса и его конечностей, но даже в такой ситуации движения РТК могут быть беспорядочными или опасными при взаимодействии с людьми, другими предметами, окружающей средой и т.д.
Данной проблемы не существует для мягких роботов. Они не требуют серьезных вычислений, изготавливаются из эластичных материалов, могут менять форму, размер, растягиваться, сжиматься, скручиваться в зависимости от типа выполняемой задачи или условий окружающей среды, несмотря на то, что в конструкции некоторых мягких РТК используются пружины и провода для имитации движения мышц или сухожилий.
Также для использования РТК с жестким корпусом необходимо наличие точной информации о местонахождении объекта, его форме, весе и поверхности, так как требуется проводить расчет траектории движения для каждого манипулятора РТК. Еще одним преимуществом мягких РТК является возможность подстраиваться под форму и размер других объектов [1].
Для многих областей применения мягких РТК требуется применение новых датчиков контроля движения, так как стандартные датчики положения и силы, имеющие в составе жесткие электронные компоненты, не всегда подходят для установки на мягких РТК. Для решения данной проблемы разрабатываются гибкие датчики.
По мере того, как появляются все новые мягкие РТК, некоторые ученые сосредотачивают свою деятельность на разработке новых способов управления действиями роботов.
Наиболее перспективные разработки в области мягкой робототехники за 2018 год:
Ученые из Исследовательской лаборатории военно-воздушных сил США разработали оригами-триггер, для использования в конструкции мягких роботов. В качестве сигналов на двух входах механического триггера исследователи использовали градиент влажности. Оригами-лист представляет собой простой асинхронный триггер SR-типа (Set/Reset, установить/сбросить). В таком триггере для изменения состояния необходимо подавать разные сигналы на входы. При подаче одинакового сигнала состояние триггера изменяться не будет. В будущем на основе
таких механических триггеров можно будет создавать мягких роботов на основе механологических систем, способных реагировать на состояние окружающей среды.
Ученые из Гарвардского университета создали полноценного робота с множеством двигающихся элементов и изменяющейся окраской с использованием только мягких материалов. Робот состоит из 12 слоев прозрачного силиконового эластомера. Процесс создания робота происходит в несколько этапов: сначала с помощью литографии в каждом слое создается микрофлюидная структура, после этого из листа эластомера с нанесенными каналами вырезается необходимая форма, а затем соседние слои последовательно склеивают. Инженеры предусмотрели в роботе возможность фиксировать двигающиеся части, например, ноги, и превращать их в структурный элемент. Для этого в каналы необходимо подать не воздух, а жидкий фотоотверждаемый полимер. В этом случае нужно заставить часть робота изогнуться на нужный угол, а затем облучить его ультрафиолетом, после чего эта часть затвердевает.
Группа исследователей из Калифорнийского университета создала крошечного мягкого робота, который приводится в движение живыми клетками тканей сердечной мышцы и подражает биомеханике движений морского ската. Развитее подобных биоподобных систем позволит в будущем создавать робототехнические устройства, содержащие как ткани биологического происхождения, так и обычную электронику. Такие крошечные биороботы могут, в свою очередь, стать основой новых способов борьбы с различными заболеваниями [2-4].
РТК с жесткими корпусами имеют преимущество при выполнении задач, где требуется большая мощь, скорость или точность. Однако при близком взаимодействии с людьми безопаснее использовать мягких роботов.
Список литературы
1. Как мягкие роботы захватывают рынок. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rb.ru/story/soft-robot-market/ (дата обращения: 20.03.2019).
2. Дайджест научно-технической информации по робототехнике «Вестник РТК» / Главный научно-исследовательский центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации. Москва. № 1, 2018.
3. Дайджест научно-технической информации по робототехнике «Вестник РТК» / Главный научно-исследовательский центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации. Москва. № 2, 2018.
4. Дайджест научно-технической информации по робототехнике «Вестник РТК» / Главный научно-исследовательский центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации. Москва. № 3, 2018.
5. Дайджест научно-технической информации по робототехнике «Вестник РТК» / Главный научно-исследовательский центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации. Москва. № 4. 2018.
