محققان دانشگاه كانازاوا اخیراً یك سیستم كاهش اصطكاك را بر اساس یك روغن کاری ایجاد كرده اند كه می تواند برنامه های جالبی برای روباتیک نرم داشته باشد. سیستم آنها ، در مقاله ای که در مجله Advanced Robotics Taylor & Francis ' منتشر شده است ، می تواند به پیشرفت روبات هایی کمک کند که بتوانند با استفاده از اشیاء در هر دو شرایط خشک و مرطوب دستکاری شوند.
" ما قبلا توسعه یافته ساخت سطوح ... تحقیق دست رباتیک نرم فراهم می کند اصطکاک بالا در هر دو خشک و شرایط مرطوب،" Tetsuyou واتانابه، یکی از محققان که این مطالعه را انجام داده است، گفت TechXplore. "با این وجود ، این اصطکاک زیاد چندین سبک دستکاری (از جمله رها کردن و کشویی) را دشوار می کند. در بعضی موارد ، یک شیء چسبیده به سطح می چسبد . برای رفع این مشکل ، ما یک سیستم کاهش اصطکاک جدید را با استفاده از روان کننده ها ایجاد کردیم."
هنگام توسعه سیستم خود ، واتانابه و همکارانش الهام بخش رفتار انسان بودند . آنها مشاهده کردند که در سوپرمارکت ها مردم اغلب برای باز کردن کیسه های پلاستیکی یا ظروف ، انگشت خود را لیس می زنند. اقدامات مشابهی نیز هنگام تلاش برای تهیه برگه های کاغذ یا چرخاندن صفحات در یک کتاب انجام می شود.
محققان دریافتند که این رفتار "لیس زدن انگشت" به ویژه در افراد میانسال یا افراد مسن رایج است ، زیرا پیری به طور معمول منجر به خشکی پوست می شود. از طرف دیگر ، افراد جوان معمولاً در هنگام دستکاری پلاستیک یا کاغذ نیازی به لیسیدن انگشتان خود ندارند ، زیرا می توانند به طور خودکار اصطکاک پوست را از طریق مکانیسم های عرق بدن خود کنترل کنند.
واتانابه گفت: "البته ، هدف لیس زدن انگشت ها اصطکاک زیاد و کاملاً متفاوت با هدف ما (یعنی کاهش اصطکاک) است." "با این حال ، به طور معمول ، هدف از روان کننده ها ، کاهش اصطکاک در سیستم های مکانیکی است . بنابراین ، ما احتمال یک سیستم کاهش اصطکاک را که مشابه کنترل عرق در انسان است ، در نظر گرفتیم."
محققان یک نوک انگشت روباتیک ساخته اند که در سطح آن شکاف هایی دارد. هنگامی که روان کننده ها (به عنوان مثال اتانول) در اطراف مرزهای این شکافها تزریق می شوند ، از طریق یک عمل مویرگی در سراسر سطح نفوذ می کنند .
نوک انگشت قبل و بعد از تزریق اتانول در آن است. اعتبار: Mizushima و همکاران.
واتانابه گفت: "ما از سطح سطح نازک از جمله بافت استفاده کرده ایم و سیستم بر روی اجسام سفت و سخت و همچنین تغییر شکل پذیر بدون از بین رفتن سازگاری با شکل یک جسم کار می کند." "بنابراین ، مهمترین مزیت سیستم ما این است که اصطکاک سطح را می توان ضمن حفظ تغییر شکل پذیری و قابلیت سازگاری سطح کنترل کرد. این بدان معنی است که سیستم توسعه یافته می تواند روی روبات هایی با بدن نرم وصل شود."
بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم کوچک
در سالهای اخیر ، استفاده از بدنه های نرم به دلیل تغییر شکل پذیری و سازگاری زیاد ، در روباتیک به طور فزاینده ای رایج شده است. به عنوان مثال ، روبات های نرم می توانند آزادانه در محیط اطراف خود حرکت کنند ، بدون اینکه صدمات زیادی به هنگام ضربه زدن به دیوارها یا موانع وارد کنند. علاوه بر این ، دست های روباتیک نرم می توانند ضمن گرفتن آن با شکل یک شیء سازگار شوند ، که این امر استراتژی های دستکاری پیشرفته تری را امکان پذیر می کند.
واتانابه اضافه کرد: "دیگر مزیت اصلی سیستم ما این است که در هر دو شرایط خشک و مرطوب کار می کند." "از این رو برای روبات هایی که در محیط های انسانی کار می کنند بسیار مفید است ، زیرا کارهای خانگی در هر دو شرایط انجام می شود."
محققان سیستم خود را در نوک انگشتان رباتیک جاسازی کردند و عملکرد آن را در یک سری آزمایشات که شامل چسباندن و رهاسازی اشیاء بود ، ارزیابی کردند. یافته های آنها نشان می دهد که تکنیک روغنکاری آنها توسعه یافته می تواند به طور موثری اصطکاک را در هر دو شرایط مرطوب و خشک کاهش دهد.
واتانابه گفت: "همانطور که از رفتار انسان لیس انگشتان تصور می کنید ، آب می تواند اصطکاک را افزایش دهد و در بعضی موارد به پوست اجازه می دهد تا به سطوح بچسبد." "در مقابل ، اتانول اصطکاک را کاهش می دهد. مهمترین عامل برای کاهش اصطکاک ، ضریب پخش نزدیک به نیروهای مویرگی است (یعنی تنش سطحی)."
در این زمینه ، یک نیروی مویرگی کم مستلزم انتشار آسان مایع در یک سطح است. محققان با استفاده از اتانول ، که دارای نیروی مویرگی کم است ، می توانند اصطکاک را کاهش داده و روان کننده را به راحتی در تمام سطح نوک انگشتان پخش کنند. یک مزیت دیگر اتانول نوسانات زیاد آن است که باعث کاهش چشمگیر زمان تاکتیک می شود.
اعتبار: Mizushima و همکاران. CC BY 4.0
واتانابه اضافه کرد: "ما همچنین مشاهده کردیم که برای تسهیل عملکرد سیستم ما ، سطح نباید کاملاً صاف باشد." "سطحی که کمی خشن یا ناهموار است می تواند عملکرد آن را بیشتر بهبود بخشد."
روبات ها می توانند به زودی از انسان در تنظیمات مختلف پشتیبانی کنند ، به عنوان مثال به آنها در انجام امور خانه یا ارائه مراقبت های پرستاری کمک کنند. از آنجا که این کارها به طور کلی در هر دو شرایط خشک و مرطوب انجام می شود ، سیستم کاهش اصطکاک محققان می تواند بسیار مفید باشد.
واتانابه گفت: "دست زدن و دستکاری اشیاء اهداف اصلی تحقیق ما هستند و سپس وظایف از جمله این اقدامات برنامه های هدفمند است." "چند نمونه لباس تاشو ، آشپزی ، شستشو و غیره است."
در آینده ، سیستم روغنکاری توسعه یافته توسط Watanabe و همکارانش می توانند از پیشرفت روباتهای نرم که بتوانند اشیاء را در هر دو محیط خشک و مرطوب به طور مؤثرتر دستکاری کنند ، آگاه سازند. محققان اکنون در حال برنامه ریزی تحقیقاتی بیشتر با هدف مشخص کردن و گسترش برنامه های کاربردی احتمالی سیستم خود هستند.
واتانابه گفت: "در حال حاضر ، ما فقط نوک انگشتان را با سیستم خود ترکیب کرده ایم." "به عنوان یک مرحله بعدی ، ما می خواهیم سیستم کنترل اصطکاک خود را به صورت دست رباتیک اعمال کنیم . علاوه بر این ، برنامه های کاربردی برای این سیستم هنوز ناشناخته هستند ، بنابراین ما می خواهیم روش های مناسبی را برای عملیات واقعی ، مانند تاشو یا پخت و پز بیان کنیم."
محققان دانشگاه كانازاوا اخیراً یك سیستم كاهش اصطكاك را بر اساس یك روغن کاری ایجاد كرده اند كه می تواند برنامه های جالبی برای روباتیک نرم داشته باشد. سیستم آنها ، در مقاله ای که در مجله Advanced Robotics Taylor & Francis ' منتشر شده است ، می تواند به پیشرفت روبات هایی کمک کند که بتوانند با استفاده از اشیاء در هر دو شرایط خشک و مرطوب دستکاری شوند.
" ما قبلا توسعه یافته ساخت سطوح ... تحقیق دست رباتیک نرم فراهم می کند اصطکاک بالا در هر دو خشک و شرایط مرطوب،" Tetsuyou واتانابه، یکی از محققان که این مطالعه را انجام داده است، گفت TechXplore. "با این وجود ، این اصطکاک زیاد چندین سبک دستکاری (از جمله رها کردن و کشویی) را دشوار می کند. در بعضی موارد ، یک شیء چسبیده به سطح می چسبد . برای رفع این مشکل ، ما یک سیستم کاهش اصطکاک جدید را با استفاده از روان کننده ها ایجاد کردیم."
هنگام توسعه سیستم خود ، واتانابه و همکارانش الهام بخش رفتار انسان بودند . آنها مشاهده کردند که در سوپرمارکت ها مردم اغلب برای باز کردن کیسه های پلاستیکی یا ظروف ، انگشت خود را لیس می زنند. اقدامات مشابهی نیز هنگام تلاش برای تهیه برگه های کاغذ یا چرخاندن صفحات در یک کتاب انجام می شود.
محققان دریافتند که این رفتار "لیس زدن انگشت" به ویژه در افراد میانسال یا افراد مسن رایج است ، زیرا پیری به طور معمول منجر به خشکی پوست می شود. از طرف دیگر ، افراد جوان معمولاً در هنگام دستکاری پلاستیک یا کاغذ نیازی به لیسیدن انگشتان خود ندارند ، زیرا می توانند به طور خودکار اصطکاک پوست را از طریق مکانیسم های عرق بدن خود کنترل کنند.
واتانابه گفت: "البته ، هدف لیس زدن انگشت ها اصطکاک زیاد و کاملاً متفاوت با هدف ما (یعنی کاهش اصطکاک) است." "با این حال ، به طور معمول ، هدف از روان کننده ها ، کاهش اصطکاک در سیستم های مکانیکی است . بنابراین ، ما احتمال یک سیستم کاهش اصطکاک را که مشابه کنترل عرق در انسان است ، در نظر گرفتیم."
محققان یک نوک انگشت روباتیک ساخته اند که در سطح آن شکاف هایی دارد. هنگامی که روان کننده ها (به عنوان مثال اتانول) در اطراف مرزهای این شکافها تزریق می شوند ، از طریق یک عمل مویرگی در سراسر سطح نفوذ می کنند .
نوک انگشت قبل و بعد از تزریق اتانول در آن است. اعتبار: Mizushima و همکاران.
واتانابه گفت: "ما از سطح سطح نازک از جمله بافت استفاده کرده ایم و سیستم بر روی اجسام سفت و سخت و همچنین تغییر شکل پذیر بدون از بین رفتن سازگاری با شکل یک جسم کار می کند." "بنابراین ، مهمترین مزیت سیستم ما این است که اصطکاک سطح را می توان ضمن حفظ تغییر شکل پذیری و قابلیت سازگاری سطح کنترل کرد. این بدان معنی است که سیستم توسعه یافته می تواند روی روبات هایی با بدن نرم وصل شود."
بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم کوچک
در سالهای اخیر ، استفاده از بدنه های نرم به دلیل تغییر شکل پذیری و سازگاری زیاد ، در روباتیک به طور فزاینده ای رایج شده است. به عنوان مثال ، روبات های نرم می توانند آزادانه در محیط اطراف خود حرکت کنند ، بدون اینکه صدمات زیادی به هنگام ضربه زدن به دیوارها یا موانع وارد کنند. علاوه بر این ، دست های روباتیک نرم می توانند ضمن گرفتن آن با شکل یک شیء سازگار شوند ، که این امر استراتژی های دستکاری پیشرفته تری را امکان پذیر می کند.
واتانابه اضافه کرد: "دیگر مزیت اصلی سیستم ما این است که در هر دو شرایط خشک و مرطوب کار می کند." "از این رو برای روبات هایی که در محیط های انسانی کار می کنند بسیار مفید است ، زیرا کارهای خانگی در هر دو شرایط انجام می شود."
محققان سیستم خود را در نوک انگشتان رباتیک جاسازی کردند و عملکرد آن را در یک سری آزمایشات که شامل چسباندن و رهاسازی اشیاء بود ، ارزیابی کردند. یافته های آنها نشان می دهد که تکنیک روغنکاری آنها توسعه یافته می تواند به طور موثری اصطکاک را در هر دو شرایط مرطوب و خشک کاهش دهد.
واتانابه گفت: "همانطور که از رفتار انسان لیس انگشتان تصور می کنید ، آب می تواند اصطکاک را افزایش دهد و در بعضی موارد به پوست اجازه می دهد تا به سطوح بچسبد." "در مقابل ، اتانول اصطکاک را کاهش می دهد. مهمترین عامل برای کاهش اصطکاک ، ضریب پخش نزدیک به نیروهای مویرگی است (یعنی تنش سطحی)."
در این زمینه ، یک نیروی مویرگی کم مستلزم انتشار آسان مایع در یک سطح است. محققان با استفاده از اتانول ، که دارای نیروی مویرگی کم است ، می توانند اصطکاک را کاهش داده و روان کننده را به راحتی در تمام سطح نوک انگشتان پخش کنند. یک مزیت دیگر اتانول نوسانات زیاد آن است که باعث کاهش چشمگیر زمان تاکتیک می شود.
اعتبار: Mizushima و همکاران. CC BY 4.0
واتانابه اضافه کرد: "ما همچنین مشاهده کردیم که برای تسهیل عملکرد سیستم ما ، سطح نباید کاملاً صاف باشد." "سطحی که کمی خشن یا ناهموار است می تواند عملکرد آن را بیشتر بهبود بخشد."
روبات ها می توانند به زودی از انسان در تنظیمات مختلف پشتیبانی کنند ، به عنوان مثال به آنها در انجام امور خانه یا ارائه مراقبت های پرستاری کمک کنند. از آنجا که این کارها به طور کلی در هر دو شرایط خشک و مرطوب انجام می شود ، سیستم کاهش اصطکاک محققان می تواند بسیار مفید باشد.
واتانابه گفت: "دست زدن و دستکاری اشیاء اهداف اصلی تحقیق ما هستند و سپس وظایف از جمله این اقدامات برنامه های هدفمند است." "چند نمونه لباس تاشو ، آشپزی ، شستشو و غیره است."
در آینده ، سیستم روغنکاری توسعه یافته توسط Watanabe و همکارانش می توانند از پیشرفت روباتهای نرم که بتوانند اشیاء را در هر دو محیط خشک و مرطوب به طور مؤثرتر دستکاری کنند ، آگاه سازند. محققان اکنون در حال برنامه ریزی تحقیقاتی بیشتر با هدف مشخص کردن و گسترش برنامه های کاربردی احتمالی سیستم خود هستند.
واتانابه گفت: "در حال حاضر ، ما فقط نوک انگشتان را با سیستم خود ترکیب کرده ایم." "به عنوان یک مرحله بعدی ، ما می خواهیم سیستم کنترل اصطکاک خود را به صورت دست رباتیک اعمال کنیم . علاوه بر این ، برنامه های کاربردی برای این سیستم هنوز ناشناخته هستند ، بنابراین ما می خواهیم روش های مناسبی را برای عملیات واقعی ، مانند تاشو یا پخت و پز بیان کنیم."
استفاده از هوش مصنوعی برای مهندسی خواص مواد