Киригами-роботизированные захватчики безопасно манипулируют желтками яиц

Исследователи Северной Каролины продемонстрировали новый тип гибких роботизированных захватчиков, способных поднимать нежные желтки яиц без повреждений и достаточно точных для подбора человеческого волоса. Работа находит применение в мягкой робототехнике и биомедицинских технологиях.

Работа основана на искусстве киригами, подразумевающем резку и складывание двумерных (2D) листов материала для формирования трехмерных (3D) форм. Конкретно, исследователи разработали новую технику, использующую киригами для преобразования 2D листов в изогнутые 3D структуры путем вырезания параллельных щелей по большей части материала. Конечная форма 3D структуры во многом определяется внешней границей материала. Например, 2D материал с круговой границей образует сферическую 3D форму.

«Мы определили и продемонстрировали модель, позволяющую пользователям работать в обратном направлении», — говорит Яойе Хонг, первый автор статьи. «Если пользователи знают, какая изогнутая 3D структура им нужна, они могут использовать наш подход для определения формы границы и шаблона щелей в 2D материале. Дополнительный контроль конечной структуры обеспечивается управлением направлением, в котором материал толкается или тянется».

«Наша техника значительно проще предыдущих методов преобразования 2D материалов в изогнутые 3D структуры и позволяет дизайнерам создавать широкий спектр индивидуальных структур из 2D материалов», — сказал профессор Цзэ Ынь.

Исследователи продемонстрировали полезность своей техники, создав захватчики, способные захватывать и поднимать объекты от желтков яиц до человеческого волоса.

«Традиционные захватчики хватают объект твердо — они берут вещи, давя на них», — сказал Ынь. «Это создает проблемы при попытке захватить хрупкие объекты, такие как желтки яиц. Наши захватчики, напротив, окружают объект и затем поднимают его — похоже на то, как мы-cupped руки вокруг объекта. Это позволяет «захватывать» и перемещать даже нежные объекты без потери точности».

Однако исследователи отмечают множество других потенциальных применений, таких как проектирование биомедицинских технологий, соответствующих форме сустава — например, человеческого колена.

«Подумайте об умных повязках или устройствах мониторинга, способных сгибаться и двигаться вместе с вашим коленом или локтем», — сказал Ынь. «Это концептуальная работа, доказывающая работоспособность нашей техники. Сейчас мы интегрируем её в технологии мягкой робототехники для решения промышленных задач. Также исследуем, как эту технику можно использовать для создания устройств, наносящих тепло к человеческому колену, что будет иметь терапевтические применения».