[Разработка робототехники, Производство и разработка электроники, Робототехника, Научно-популярное] Инженеры использовали принципы работы ног пауков для создания электрогидравлического привода
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Команда исследователей из США и Германии использовала гидравлический принцип работы ног пауков для создания сверхлёгкого электрогидравлического привода и трёхпалового мягкого захвата. 
Принципы паукоподобных электрогидравлических соединений с мягким приводом (Spider-inspired Electrohydraulic Soft-actuated joints — SES). (А) На изображении паук-волк из семейства Lycosidae. Давление гемолимфы действует на сустав паука и вытягивает ногу. (В) SES состоят из гибкого резервуара, заполненного жидким диэлектриком, и двух противоположных электродов по бокам. С одной стороны расположен слой жесткости для ограничения действия. Гибкий шарнир обеспечивает стабильность и пассивную восстанавливающую силу. При воздействии напряжения, тензор напряжений Максвелла заставляет электроны сжиматься, что создаёт давление на жидкий диэлектрик (Р) и вызывает изгиб соединения под углом θ. (С) SES с выключенным и включенным напряжением (8 кВ). (D) Слой жёсткости поддерживает эффективную передачу силы вдоль конечности. Привод весом 1,3г поднимает объект весом 20г на 10 см от точки вращения. (E) Несколько SES объединены в роботизированную конструкцию. (F) Конструкция из SES прыгает.Членистоногие и моллюски — частый источник вдохновения при создании манипуляторов роботов. Например, в августе 2016 года инженеры Гарвардского университета создали первого в мире автономного мягкого робота-осьминога. Через два года американские исследователи сделали мягкого паука, двигающегося за счёт системы микрофлюидных каналов и камер, через которые поступает кислород для движения.В новом исследовании инженеры Колорадского университета в Боулдере (США) и Института интеллектуальных систем им. Макса Планка в Германии использовали гидравлику ног пауков для разработки мягкого робота.Вопреки расхожему мнению, мышцы в ногах пауков присутствуют. Суставы, соединяющие ноги с туловищем, обладают сгибательными и разгибательными мышцами, суставы лап — только сгибательными. Выпрямление лап происходит под давлением гемолимфы, силу которого контролируют сгибательные мышцы. Под разным давлением угол наклона суставов меняется. Когда паук теряет гемолимфу или умирает, давление падает и лапки поджимаются к брюшку. Исследователи перенесли гидравлический принцип работы лап пауков на своё устройство. Авторы сконструировали мягкий электрогидравлический привод из гибкого резервуара с жидким диэлектриком и двумя подключёнными на противоположных сторонах электродами и прикрепили его на основу из пластика.
Процесс изготовления SES. (А) Этапы сборки. (1) Два слоя полимерной плёнки свариваются по бокам, оставляя отверстие для жидкости. (2) Углеродные электроды печатаются с обеих сторон резервуара. Исследователи отрезают излишки плёнки и оставляют «юбку» по бокам и снизу для предупреждения электрической дуги вокруг привода во время работы. (3) Гибкое соединение из гибкого шарнирного слоя скрепляется с двухкомпонентным слоем жесткости. На поверхность наносится клеевой слой для соединения с приводом. (4) Резервуар крепится к соединению и заполняется диэлектриком, после чего отверстие сваривают. (В) Готовый привод. h — высота электрода. w — ширина мешочка. r — высота резервуара с диэлектриком, не покрытого электродами. θ₀— угол наклона в состоянии покоя.Электроды интегрированы в жидкий диэлектрик. При подаче высокого напряжения (киловольты) тензор напряжений Максвелла заставляет электроды сжиматься, создавая давление и перекачивая жидкость в область, не покрытую электродом (обозначена как r на схеме выше). В итоге гидростатическое давление и вызывает сгибание сустава. Сустав сгибается активнее по мере повышения напряжения.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Исследователи сравнили потребляемые мощности SES и сервопривода с аналогичной номинальной мощностью. Оба привода выполнили тесты на удержание одинакового веса: фиксация на 0°, потом перемещение и удержание веса под углом 25° в течение нескольких секунд, возвращение на 0°. При перемещении на угол 25° сервопривод тянул 450 мВт, SES в несколько раз меньше — 80 мВт. При удержании на 25° сервоприводу потребовалось 140 мВт, в то время как SES — меньше 1 мВт. На угле 0° сервопривод продолжил потреблять около 80 мВт, в то время как энергия из SES могла быть возвращена в систему путем реализации схемы восстановления заряда.После проверок SES исследователи экспериментировали с совмещением приводов в различные роботизированные устройства. Самыми первыми появились подпрыгивающие роботы и роботы, встающие на ноги под действием гидравлического привода.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Следующим этапом стало создание трёхпалого захвата. Каждый конический «лепесток» захвата содержит по три привода, соединённых общим внутренним электродом (заземление) и внешними независимыми электродами. Самый большой привод расположен в основании конструкции, чтобы поддерживать крутящий момент для подъема остальных приводов. При отсутствии нагрузки устройство сгибалось до угла 180° и поднималось над поверхностью, если его повернуть внутренней стороной к поверхности. 
Слева: схема расположения приводов и электродов на «лепестке» захвата. Справа: работа устройства при запуске разных приводов и подъём с пола. Источник: исследование «Spider-Inspired Electrohydraulic Actuators for Fast, Soft-Actuated Joints» в журнале Advanced Science DOI: 10.1002/advs.202100916Исследователи собрали «лепестки» в трёхпалый роботизированный захват и добавили на концы деформируемый эффектор. Он обеспечивал большую площадь контакта при захвате и поверхность трения. Захват собирал предметы разной жёсткости и веса: клубника (18 г), яблоко (170 г) и кружка (270 г). В горизонтальной ориентации устройство собирало клубнику с сигналом напряжения 6 кВ, в вертикальной ориентации — на 8 кВ для всех типов предметов, не требуя при этом сенсорной обратной связи.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Авторы отмечают, что полученный механизм работы позволяет создавать конструкции с разной геометрией и характеристиками срабатывания. Они ставят целью создание полноценного робота-паука на основе электрогидравлических приводов и его интеграцию в любой тип робота. По словам исследователей, приводы SES пригодятся и для производства роботизированных устройств размером в несколько сантиметров с ограниченной площадью для установки механизмов. SES потребляет в несколько раз меньше энергии, чем сервоприводы с аналогичной номинальной мощностью, что также даёт им огромное преимущество в разработке мягкой робототехники.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Научно-популярное] Как добывают нефть
- [Алгоритмы, Научно-популярное, Искусственный интеллект] DeepMind считает, что обучения с подкреплением хватит для разработки сильной формы искусственного интеллекта (перевод)
- [Научно-популярное, Космонавтика, Будущее здесь] Китай запустил первый пилотируемый корабль на свою орбитальную станцию
- [Научно-популярное, Космонавтика] Космодром «Восточный». Ракета на старте. Пуск спутников OneWeb
- [Производство и разработка электроники, Статистика в IT, IT-компании] В первом квартале 2021 года майнеры купили 700 тысяч видеокарт
- [Хранение данных, Хранилища данных, Научно-популярное] Команда МТИ разрабатывают цифровую файловую систему для хранения данных в ДНК
- [Разработка робототехники, Робототехника, Транспорт] Полностью автономное судно начало пересекать Атлантику
- [Научно-популярное, Биографии гиков] Генри Бессемер и радикальные перемены в металлургии
- [Научно-популярное, Космонавтика, Астрономия] СМИ: SpaceX проигноривала предупреждения регуляторов при запуске SN8
- [IT-инфраструктура, Производство и разработка электроники, Компьютерное железо, Процессоры] Внедрение DDR5 будет молниеносным: к 2026 году новая память займет 90% рынка
Теги для поиска: #_razrabotka_robototehniki (Разработка робототехники), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (Производство и разработка электроники), #_robototehnika (Робототехника), #_nauchnopopuljarnoe (Научно-популярное), #_mjagkaja_robototehnika (мягкая робототехника), #_robototehnika (робототехника), #_gidravlika (гидравлика), #_dielektriki (диэлектрики), #_elektronika (электроника), #_manipuljatory (манипуляторы), #_elektroprivody (электроприводы), #_privody (приводы), #_razrabotka_robototehniki (
Разработка робототехники
), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (
Производство и разработка электроники
), #_robototehnika (
Робототехника
), #_nauchnopopuljarnoe (
Научно-популярное
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 18:50
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
|
Команда исследователей из США и Германии использовала гидравлический принцип работы ног пауков для создания сверхлёгкого электрогидравлического привода и трёхпалового мягкого захвата.  Принципы паукоподобных электрогидравлических соединений с мягким приводом (Spider-inspired Electrohydraulic Soft-actuated joints — SES). (А) На изображении паук-волк из семейства Lycosidae. Давление гемолимфы действует на сустав паука и вытягивает ногу. (В) SES состоят из гибкого резервуара, заполненного жидким диэлектриком, и двух противоположных электродов по бокам. С одной стороны расположен слой жесткости для ограничения действия. Гибкий шарнир обеспечивает стабильность и пассивную восстанавливающую силу. При воздействии напряжения, тензор напряжений Максвелла заставляет электроны сжиматься, что создаёт давление на жидкий диэлектрик (Р) и вызывает изгиб соединения под углом θ. (С) SES с выключенным и включенным напряжением (8 кВ). (D) Слой жёсткости поддерживает эффективную передачу силы вдоль конечности. Привод весом 1,3г поднимает объект весом 20г на 10 см от точки вращения. (E) Несколько SES объединены в роботизированную конструкцию. (F) Конструкция из SES прыгает.Членистоногие и моллюски — частый источник вдохновения при создании манипуляторов роботов. Например, в августе 2016 года инженеры Гарвардского университета создали первого в мире автономного мягкого робота-осьминога. Через два года американские исследователи сделали мягкого паука, двигающегося за счёт системы микрофлюидных каналов и камер, через которые поступает кислород для движения.В новом исследовании инженеры Колорадского университета в Боулдере (США) и Института интеллектуальных систем им. Макса Планка в Германии использовали гидравлику ног пауков для разработки мягкого робота.Вопреки расхожему мнению, мышцы в ногах пауков присутствуют. Суставы, соединяющие ноги с туловищем, обладают сгибательными и разгибательными мышцами, суставы лап — только сгибательными. Выпрямление лап происходит под давлением гемолимфы, силу которого контролируют сгибательные мышцы. Под разным давлением угол наклона суставов меняется. Когда паук теряет гемолимфу или умирает, давление падает и лапки поджимаются к брюшку. Исследователи перенесли гидравлический принцип работы лап пауков на своё устройство. Авторы сконструировали мягкий электрогидравлический привод из гибкого резервуара с жидким диэлектриком и двумя подключёнными на противоположных сторонах электродами и прикрепили его на основу из пластика.  Процесс изготовления SES. (А) Этапы сборки. (1) Два слоя полимерной плёнки свариваются по бокам, оставляя отверстие для жидкости. (2) Углеродные электроды печатаются с обеих сторон резервуара. Исследователи отрезают излишки плёнки и оставляют «юбку» по бокам и снизу для предупреждения электрической дуги вокруг привода во время работы. (3) Гибкое соединение из гибкого шарнирного слоя скрепляется с двухкомпонентным слоем жесткости. На поверхность наносится клеевой слой для соединения с приводом. (4) Резервуар крепится к соединению и заполняется диэлектриком, после чего отверстие сваривают. (В) Готовый привод. h — высота электрода. w — ширина мешочка. r — высота резервуара с диэлектриком, не покрытого электродами. θ₀— угол наклона в состоянии покоя.Электроды интегрированы в жидкий диэлектрик. При подаче высокого напряжения (киловольты) тензор напряжений Максвелла заставляет электроды сжиматься, создавая давление и перекачивая жидкость в область, не покрытую электродом (обозначена как r на схеме выше). В итоге гидростатическое давление и вызывает сгибание сустава. Сустав сгибается активнее по мере повышения напряжения.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Исследователи сравнили потребляемые мощности SES и сервопривода с аналогичной номинальной мощностью. Оба привода выполнили тесты на удержание одинакового веса: фиксация на 0°, потом перемещение и удержание веса под углом 25° в течение нескольких секунд, возвращение на 0°. При перемещении на угол 25° сервопривод тянул 450 мВт, SES в несколько раз меньше — 80 мВт. При удержании на 25° сервоприводу потребовалось 140 мВт, в то время как SES — меньше 1 мВт. На угле 0° сервопривод продолжил потреблять около 80 мВт, в то время как энергия из SES могла быть возвращена в систему путем реализации схемы восстановления заряда.После проверок SES исследователи экспериментировали с совмещением приводов в различные роботизированные устройства. Самыми первыми появились подпрыгивающие роботы и роботы, встающие на ноги под действием гидравлического привода.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Следующим этапом стало создание трёхпалого захвата. Каждый конический «лепесток» захвата содержит по три привода, соединённых общим внутренним электродом (заземление) и внешними независимыми электродами. Самый большой привод расположен в основании конструкции, чтобы поддерживать крутящий момент для подъема остальных приводов. При отсутствии нагрузки устройство сгибалось до угла 180° и поднималось над поверхностью, если его повернуть внутренней стороной к поверхности.  Слева: схема расположения приводов и электродов на «лепестке» захвата. Справа: работа устройства при запуске разных приводов и подъём с пола. Источник: исследование «Spider-Inspired Electrohydraulic Actuators for Fast, Soft-Actuated Joints» в журнале Advanced Science DOI: 10.1002/advs.202100916Исследователи собрали «лепестки» в трёхпалый роботизированный захват и добавили на концы деформируемый эффектор. Он обеспечивал большую площадь контакта при захвате и поверхность трения. Захват собирал предметы разной жёсткости и веса: клубника (18 г), яблоко (170 г) и кружка (270 г). В горизонтальной ориентации устройство собирало клубнику с сигналом напряжения 6 кВ, в вертикальной ориентации — на 8 кВ для всех типов предметов, не требуя при этом сенсорной обратной связи.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Авторы отмечают, что полученный механизм работы позволяет создавать конструкции с разной геометрией и характеристиками срабатывания. Они ставят целью создание полноценного робота-паука на основе электрогидравлических приводов и его интеграцию в любой тип робота. По словам исследователей, приводы SES пригодятся и для производства роботизированных устройств размером в несколько сантиметров с ограниченной площадью для установки механизмов. SES потребляет в несколько раз меньше энергии, чем сервоприводы с аналогичной номинальной мощностью, что также даёт им огромное преимущество в разработке мягкой робототехники. =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Разработка робототехники ), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki ( Производство и разработка электроники ), #_robototehnika ( Робототехника ), #_nauchnopopuljarnoe ( Научно-популярное ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 18:50
Часовой пояс: UTC + 5