Чтобы повысить эффективность роботов и прочность их захватов, инженеры из Гарварда разработали новый метод проектирования механических суставов. Он предполагает использование шарниров качения — пары изогнутых поверхностей, которые катятся и скользят относительно друг друга и скрепляются гибкими соединителями, пишет Interesting Engineering.
Идея возникла в результате попыток усовершенствовать мягкие роботизированные захваты, которые должны аккуратно обхватывать предметы. Комбинируя жесткие звенья с гибкими суставами, команда изучала шарниры с катящимся контактом как способ имитации костей и хрящей в человеческих конечностях.
В ходе испытаний коленный сустав, оптимизированный с помощью нового метода, исправил смещение на 99% по сравнению со стандартным методом. Двухпальцевый роботизированный захват, сконструированный таким же образом, смог выдерживать вес, в три раза превышающий вес захвата, изготовленного с использованием обычных круглых шарниров и шкивов, при той же мощности привода.
В традиционных шарнирах качения используются простые круглые поверхности. Метод, разработанный командой из Гарварда, позволяет создавать детали неправильной формы, которые движутся по определенным траекториям и обеспечивают желаемое соотношение сил на этих траекториях.
Мы провели ряд математических расчетов, чтобы понять, можно ли найти поверхности и шкивы, которые будут обладать нужными свойствами, если у вас есть определенная желаемая траектория движения сустава и определенный коэффициент передачи силы вдоль этой траектории. Затем мы можем применить этот процесс проектирования для оптимизации суставов при выполнении таких задач, как ходьба, прыжки или захват предметов
По словам разработчиков, оптимизированные шарниры с катящимся контактом могут найти широкое применение: от вспомогательных устройств и экзоскелетов до биомеханических исследований животных.
Ранее Наука Mail рассказывала о создании протеза руки с автоматическим определением силы захвата.
