המהפכה הרובוטית הרכה במכטרוניקה

במשך עשרות שנים, הרובוטיקה התעשייתית כבר נרדפת עם זרועות מתכתיות קשיחות, הילוכים מדויקים, ו unyielding End- Effectors.מכונות אלה מספקות יכולת חוזרת וכוח בסביבות המפעל הנשלטות, אך הן נאבקות כאשר הן מתמודדות עם אובייקטים לא סדירים, חומרים עדינים, או נוכחות בלתי צפויה של בני אדם.פרדיגמה חדשה – רובוטים – היא כתיבת מגבלות אלה.

שורשים ביולוגיים של מכונות רכות

הרובוטיקה הרכה שואבת השראה עמוקה מהטבע.זרוע של אופטוטוס יכולה לארוך, להתנדנד ולחזיק ללא תמיכה של השלד; תא המטען פיל מתפעל את האובייקטים עם דיוק יוצא דופן על ידי נוקשות משתנה לאורך אורך שלה; זחל נע דרך שטח מורכב באמצעות גלי צ'קוזי דמויי דם.

חוקרים מוקדמים במוסדות מובילים כמו מכון וויס באוניברסיטת הרווארד זיהו את זה והחלו לבנות פועלים אלסטומריים שנפחו לייצר תנועה, מחקו את השלדים ההידרוסטיים של חסרי חוליות.שדה מאז התרחב באופן נפץ, מונע על ידי התקדמות בדפוס תלת-ממדי, אלקטרוניקה מתוחה, ומודל חישובי הבנה של עקרונות ביולוגיים אלה חיוניים עבור מהנדסים מטאטאים המבקשים רובוטים לפעול בסביבות שאינן ממושכות.

חומרים: הקרן של Soft Robotics

הבחירה של החומר מגדירה יכולות הרובוט הרכות של הרובוט.סיליקון elastomers כגון אקופלקס, Dragon Skin ו-PDMS משמשים נרחב בשל מגבלות ההארכה הגבוהות שלהם (לעתים קרובות מעל 500%), ביו-גמישות, וקלות של הליכוד שלב מתגי הפלסטיסטיק (TPU) מציע קשיחות טונה ותואמת עם הדפסה של FD 3D, המאפשרת הסתברות מהירה להטמיעה של סגסוגת פשוטה, כאשר היא מניקה, או מניקה פשוטה, מאפשרת סגסוגת פשוטה, כאשר היא הופכת לזיהומים קשיחים.

טכניקות ייצור יכולות להתפתח מעיצוב ידני הדפסה רב-חומרית מתקדמת.כתיבה ישירה (DIW) וטכנולוגיית פוליג'ט יכולה להפקיד עקבות התנהגותיות, ערוצים נוזליים וחיישנים במחזור יחיד של בנייה, לייצר רובוטים עם תכונות חומריות מתקדמות - להדגים ליבות מתוחכמות וחיצוניות רכותיות עבור אינטראקציה בטוחה אבודה-ואש ולימוזינה רכותית נשאר חשוב ליצירת מורכבות עבור רשתות ספקטרום רחבות ל-אופטימיות (Ficicicicicial) המאפשרות לחץ חזק יותר עם גירוי מתוחכמות).

חומרי החישה והחיבוי העצמי

דריסיות נשאר דאגה מרכזית לרובוטים רכים בכפוף לטעינה חוזרת. פולימרים עצמיים שמשחררים סוכני ריפוי ממיקרו-קפסולות על נזק, או רשתות קו-שוויון דינמיות שרפורמות אג"ח בטמפרטורות גבוהות, נחקרות באופן פעיל.חומרים אלה יכולים להאריך את החיים התפעוליים ביישומים שבהם החלפתם היא לא-מעשית, כגון מכשירים רפואיים מותאמים אישית, שמקורם ביולוגיים שמקורם ממקורות טבעיים – בפולי-אסטרופליים, ועלולים להיות רתימים, רתימים, תרחישים רגישים או רגישים, כגון תקינים, או תקינים, או תרחישים סביבתיים.

חוק ושליטה: חירות אינסופית

רובוטים רכים נעים אחרת.במקום מנועים חשמליים, הם מסתמכים על אינפלציה pneuNet או הידראולית של שלפוחית השתן הפנימית. PneuNet (רשת pneumatic) פועלים מורכבים מתאים מקושרים שמרחיבים באופן סימטרי לייצר מזחלות, עיוותים או משיכה. Tendon-oriented lines דרך הגוף הרף כדי למשוך איברים לתוך תנוחות חכמות כגון צורות זיכרון ו-reative (reativeicial) אם כי הם יכולים ליישם כבלים מונעים באופן יעיל של תאים חשמליים (מתאים חשמליים).

החוקרים עומדים באתגרים אלה באמצעות גישות מרובות.שיטות מבוססות מודל היברידיות משתמשות בניתוח אלמנטים סופיים (FEA) או משככי כאבים קבועים (PCC) תשואות כדי להפחית את הרצף לתוך קשתות קיבולת (FEA) או משככי כאבים קבועים, אשר משלבים מודלים של בקרת מודלים של מודלים עצביים, אשר עברו לחץ פעולה לא בטוח עבור יציבה.

צנזורה והמדינה

הערכת מצב המדינה היא תנאי מוקדם לשליטה סגורה.רובוטים רכים חייבים לדעת את צורתם ואת כוחות הקשר שלהם למרות תאימות חומרית.מערכות מעקב מגנטיות באמצעות מגנטים קבועים משובצים ומערך חיישן האולם החיצוני מספקים מדידת תנוחות מתמשכת. סיבי Braggings (FBG) מדד סיבים אופטיים למנתק את רמת הזנים של הגוף של הרובוטים.

המונחים: Frontiers

התערבות רפואית ושיקום

הרובוטיקה הרכה הופכת את התרופה.Rid כירורגית יכול להזיק רקמות עדינות; קלתיקים רכים ו- endoscopes להשתמש בעומסים נוזליים כדי לנווט רשתות פולשניות חריפות עם טראומה מינימלית.מערכת Flex Robotic, אנדוסקופ רך עבור הליכים טרנספורמטיביים, מבוטא באמצעות סדרה של תאים. Proאסתטיקה גם תועלת כבדה ומוגבלת במגוון רחב של חומצה ביולוגית, כגון חסומית:

אוטומציה תעשייתית

מסחר אלקטרוני וטיפול במזון חיפשו כבר זמן רב את המוליכים האוניברסליים שיכולים להתמודד עם פריטים מגוונים, שבריריים במהירות גבוהה.מאחזים רובוטיים רכים, כמו FLT:0mGrip מ Soft Robotics Inc.irFLT:1, להשתמש באצבעות סיליקון סיליקון מטושטשות שניתן לנפח - איסוף פטריות, עגבניות, ומאפים ללא הדבקה של אלה על זרועות רובוטיות כמו Universals, שילוב בעדינות של אובייקטים פונקציונליים מלאכותיים, בצורה חלקה.

שיתוף פעולה אנושי-רובוט

רובוטים משתפים חייבים להבטיח בטיחות במהלך מגע פיזי.ריגיד cobots להשתמש חיישנים כוח-טורק לעצור על השפעה, אבל משטחים הקשים שלהם עדיין יכולים לגרום לפציעה במהירויות גבוהות יותר.כיסוי זרוע רובוט עם עור רך, מנופח סופג אנרגיה והפצת כוחות מגע מורכבים.

תגית: mechatronics

אביזרים משתמשים במניפסט רך מבוסס טקסטיל כי חוזה כאשר לחץ או נמשך על ידי כבלים, סיוע gait ללא הגבלת תנועה. מכשירים אלה הם קל משקל ויכול להיות ללבוש תחת בגדים.המעבדה של הרווארד Biodesign משתמשת העברת כבל Bowden כדי לסייע הרחבה hip, צמצום עלויות חילוף החומרים עבור חיילים או אנשים עם ליקויי ניידות.

בסביבה הקרובה של Underwater and Environmental Robotics

הסביבה הקפואית מתאימה באופן טבעי לעקרונות רובוטיים רכים.הדגים בהשראת רובוטים משתמשים בפעולת הידראולית עבור הנעה שקטה ויעילה.מאחזים רכים מטפלים באורגניזמים ימיים ללא נזק, קריטי עבור דגימה ביולוגית.ההההה במים הטבועים של גופים אתריים מפשטים על פריסת הים העמוק.רובוטים יכולים גם להיות נועדו לשנות את הbuoyancy או מורולוגיה להסתגל לזרמים עכשוויים, המציעים חדשים לניווט באדמה, או למנת למנת למנת למנת למנת למנת לשחיטה לשחיטה יבשתיתים, או לשחיקה.

אתגרים עקביים

למרות ההתקדמות, הרובוטיקה הרכות מתמודדת עם המכשולים המגדירים את האימוץ הנרחב.שליטה הדיוק מאחורי מערכות קשיחות.חומרים רכים מפגינים היסטריה, מצמרר, ותשובות לא לינאריות המצטברות שגיאות על מחזורים חוזרים.פיתוח אינטנסיבינציה חזקה של מבנים מתמשכים נשאר גבול מחקר, עם חיישנים מגנטיים וחזון מכונה המשמשים לכושר בזמן אמת.

סקלאלה היא מגושמת.מפעילים רכים לעתים קרובות כוח סחר עבור תאימות. זרוע רכות מלאה עשויה להיות חלשה מדי כדי להרים את משקלה בקנה מידה גדול יותר, או איטי מדי לייצור מהיר. Power and Energy מגבילים גם: רוב מערכות pneumatic דורשות דחיסות מסיבית ו- tethering תהליכים כימיים באמצעות קטליטיים של מימן או evapation של מקורות אנרגיה נמוכה, אך עדיין לא פעיל.

אינטגרציה עם mechatronics

רובוטיקה רך אינו מתחנן מכונות קונבנציונאליות אבל העשרה את ערכת הכלים שלה. מהנדס mechatronics יכול עכשיו לבחור ממעבדים קשיחים עבור מיקום מדויק, pneumatic רך מתפתלים מסגרת, ומשתנה-stiffness למנוע חיישנים חשמליים המבוססים על עיצוב גמישים עבור מבנים גמישים.

כיוונים עתידיים

פורצות דרך בחומרים, מחשוב ו-AI יעצבו את העשור הבא.חומרים רב-תכליתיים שמשמשים בו-זמנית כמבנה, חיישן, ומבצעי פעולה יפשטו את העיצוב וישפרו את האמינות.התקדמות במחשוב קצה תאפשר מעבדים זעירים משובצים להפעיל רשתות עצביות עבור שחזור בצורת בזמן אמת.מערכות ביוהיברידיות המופעלות בתאים חיים עם פיגומים סינתטיים מייצגים גבול קיצוני – אם כי מוקדם, רובוטים כאלה יכולים לחקות תהליכים מהירים יותר (למשל, כגון:) המופעלים על ידי גירויים על ידי תהליכים כימיים המופעלים על ידי חומצות אנרגיה מתוחכמות) המופעלים על ידי גירויים על ידי גירויים על ידי נוגדנים עמידים על ידי גירויים על ידי סוללות מגנטיות (חומרים על ידי גירויים).

סטנדרטיזציה מתפתחת.מודל תוכנה כמו SOFA (Simulation Open Framework Architecture) ו-VoxCAD מאפשר למהנדסים לדמות רפורמציה לפני ייצור.Open-source עיצובים מה-FLT:0Soft Robotics ToolkitFLT 1:1 כדי לדמוקרטיזציה גישה. כמו כלים אלה בוגר, מחזור פיתוח עיצוב-המבחן של מערכות מלכאוניקה רכות יהפוך לזרם כמותקן מסורתי לשילוב אלקטרו-מיטיבי לא-מיטיבי יותר.

השילוב של רובוטיקה רכות אינו מגמה נישה אלא אבולוציה הכרחית.כאשר אוטומציה מתרחבת לבתי חולים, למטבחים, בחוות ובתים, מכונות חייבות להיות בטוחות, מתאימות, ולסליחה. מרכיבים רכים מספקים בדיוק את התכונות האלה, מה שהופך מערכות מירוצניות יותר כמו אורגניזמים חיים - עמידים, עדינים, ומסוגלים מאוד.