Роботизированные захваты Kirigami достаточно деликатны, чтобы поднимать яичные желтки

Инженеры-исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый тип гибких роботизированных захватов, которые способны поднимать нежные яичные желтки, не ломая их, и достаточно точны, чтобы поднимать человеческий волос. В работе есть приложения как для мягкой робототехники, так и для биомедицинских технологий.

Работа основана на искусстве киригами, которое включает в себя вырезание и складывание двумерных (2D) листов материала для формирования трехмерных (3D) фигур. В частности, исследователи разработали новую технику, которая включает использование киригами для преобразования 2D-листов в изогнутые 3D-структуры путем прорезания параллельных прорезей в большей части материала. Окончательная форма трехмерной структуры в значительной степени определяется внешней границей материала. Например, 2D-материал с круглой границей будет формировать сферическую 3D-форму.

«Мы определили и продемонстрировали модель, которая позволяет пользователям работать в обратном направлении», — говорит Яой Хонг, первый автор статьи о работе. «Если пользователи знают, какая изогнутая 3D-структура им нужна, они могут использовать наш подход для определения формы границ и шаблона прорезей, которые им нужно использовать в 2D-материале. Дополнительный контроль над конечной структурой становится возможным благодаря управлению направлением, в котором материал толкается или тянется».

Наш метод немного проще, чем предыдущие методы преобразования 2D-материалов в изогнутые 3D-структуры, и позволяет дизайнерам создавать широкий спектр настраиваемых структур из 2D-материалов», — сказал профессор Цзе Инь.

Исследователи продемонстрировали полезность своего метода, создав захваты, способные захватывать и поднимать предметы, начиная от яичных желтков и заканчивая человеческим волосом.

«Обычные захваты прочно захватывают объект — они захватывают предметы, оказывая на них давление», — сказал Инь. «Это может создать проблемы при попытке захватить хрупкие предметы, такие как яичные желтки. Но наши захваты, по сути, окружают объект, а затем поднимают его — подобно тому, как мы обхватываем объект ладонями. Это позволяет нам «захватывать» и перемещать даже хрупкие предметы, не жертвуя точностью».

Однако исследователи отмечают, что существует множество других потенциальных применений, таких как использование этой техники для разработки биомедицинских технологий, которые соответствуют форме сустава, например человеческого колена.

«Подумайте об умных бинтах или устройствах мониторинга, способных сгибаться и двигаться с помощью колена или локтя», — сказал Инь. «Это проверка концепции, которая показывает, как работает наша техника. Сейчас мы интегрируем эту технику в технологии мягкой робототехники для решения промышленных задач. Мы также изучаем, как эту технику можно использовать для создания устройств, которые можно было бы использовать для согревания человеческого колена, что имело бы терапевтическое применение».