Unsere neuesten Soft-Roboter-Lösungen für schwierige Probleme

Von Madeleine Clarke, 30. Mai 2023, 4 Minuten Lesezeit

Wollten Sie schon immer einen Roboter umarmen? Es klingt unattraktiv ... aber wir arbeiten daran. Soft-Roboter sind Roboter, die weiche oder flexible Teile enthalten. Es handelt sich um ein schnell wachsendes Pionierforschungsgebiet. In diesem Bereich entwerfen wir Roboter, die sicher und intuitiv mit Menschen und der Umwelt interagieren können.

Die Soft-Robotik hat ein breites Spektrum an industriellen Anwendungen. Beispielsweise kann in der Landwirtschaft ein feines Fingerspitzengefühl erforderlich sein, um Obst zu pflücken, ohne es zu beschädigen. In der Medizin bieten weiche Roboterteile die Anpassungsfähigkeit, Robustheit und Sicherheit, die für die Interaktion mit dem menschlichen Körper erforderlich sind.

Während dies alles in der Theorie spannend ist, beschränkt sich die Soft-Robotik in Wirklichkeit immer noch weitgehend auf das Labor. Wir versuchen, das zu ändern und diese neuen Technologien in die Praxis umzusetzen, um zur Lösung unserer größten Herausforderungen beizutragen.

Kürzlich haben wir auf der 6. IEEE-RAS International Conference on Soft Robotics (RoboSoft) vier hochmoderne Beiträge vorgestellt. Hier sind unsere neuesten Innovationen.

Sie wissen vielleicht, dass Getreide ein Grundnahrungsmittel für eine gesunde Ernährung ist, aber es ist auch eine wichtige Zutat in vielen weichen Roboterteilen. Granulatstau ist eine Technik zur Herstellung weicher Robotergreifer.

Beim Granulatstau werden Getreidekörner (z. B. Kaffee) in eine Membran (z. B. einen Ballon) gepackt und eine Vakuumleitung angeschlossen. Unter atmosphärischem Druck bewegen und verformen sich die Körner wie eine Flüssigkeit um ein Objekt. Beim Absaugen der Luft verklemmen sich die Partikel und bilden einen festen Halt am Gegenstand.

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Aber nicht alle Körner sind gleich. Bei Robosoft haben unsere Forscher den bisher umfangreichsten Datensatz von Getreidearten zur Verwendung beim Granulatstau öffentlich veröffentlicht.

Dr. David Howard ist der Leiter des AI4Design-Portfolios und leitet den Soft Robotics Cluster in der Robotics and Autonomous Systems Group bei CSIROs Data61. Er sagte, die Daten würden Entwicklern von Soft-Robotik eine Grundlage bieten und es ihnen ermöglichen, ihre Körnung an die jeweilige Aufgabe anzupassen.

„Wir haben herausgefunden, dass ganz weiche, gummiartige Körner am besten zum Greifen geeignet sind. Angenommen, Sie haben einen Roboter auf dem Feld, der wahrscheinlich etwas hin und her geschleudert wird. Sie müssen die Elektronik mit einer Hülle schützen. Wir haben große gefunden.“ „Hartkörner haben bei der Stoßdämpfung eine bessere Leistung erbracht“, sagte David.

Aber es kommt nicht nur auf die Größe und Form des Korns an, sondern auch darauf, was man damit macht. Unsere Forscher haben außerdem kürzlich entdeckt, dass Vibrationen von Schallwellen zur Verbesserung der granularen Störleistung genutzt werden können.

„Sie können das Verhalten dieser Art von Greifern mithilfe von Vibrationen anpassen, was zu stärkeren Griffen führt. Darüber hinaus ist diese Leistungsverbesserung erschwinglich; Sie benötigen lediglich einen einzigen 3D-gedruckten Adapter und einen 20-Dollar-Verstärker“, sagte er.

Diese neuen Entdeckungen ermöglichen Entwicklern die Optimierung von Soft-Robotic-Lösungen und bringen uns der Einführung in der Praxis einen Schritt näher.

Diese Innovation bietet eine süße Lösung für ein klebriges Problem. Granulatstörer ermöglichen es Robotern zwar, Objekte unterschiedlicher Form sicher aufzunehmen, sie sind jedoch darauf angewiesen, dass das Objekt auf einer ebenen Oberfläche aufliegt.

Der Jamming Donut funktioniert durch die Kombination eines äußeren Rings, der sich aufbläst, mit einem inneren körnigen Störsender, um in der Luft schwebende Objekte zu greifen.

Bei dieser Technologie handelt es sich um ein innovatives Design, das aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Komponenten andere Greifsysteme übertrifft. Dadurch wird die Möglichkeit eingeschränkt, dass Roboter das Äquivalent von Butterfingern haben.

Auch hier besteht das Potenzial für eine Vielzahl realer Anwendungen, darunter das Aufnehmen weicher und harter Produkte und das Öffnen von Türklinken – eine Aufgabe, die andere Greifer nur schwer bewältigen können.

Bevor ein Roboter mit weichen Komponenten in die reale Welt kommt, müssen Sie ihn entwerfen und bauen. Unser AI4Design-Portfolio entwickelt neue Methoden zur Gestaltung komplizierter, integrierter Robotersysteme mithilfe künstlicher Intelligenz. Sie wenden dieselben Techniken an, um Industrieanlagen der nächsten Generation zur Unterstützung unserer Missionen zu entwickeln.

Davids Team hat daran gearbeitet, den Designprozess von Robotergreifern mithilfe von KI-Techniken zu automatisieren. Sie haben eine Software entwickelt, die mithilfe von KI automatisch geeignete pneumatische Greifer innerhalb der vom Benutzer eingegebenen Material- und Größenbeschränkungen generiert.

Diese Arbeit ist einer der grundlegenden Bausteine, die erforderlich sind, um den Traum vom autonomen Design zu verwirklichen, Zeit und Ressourcen zu sparen und die menschliche Kreativität zu steigern.

„Wir überlegen, generative KI zu nutzen, um den Designraum kreativ zu erkunden, und dann physikbasierte Modellierung und Simulation in Verbindung mit realen Experimenten zu nutzen, um einige grundlegende Daten zu liefern“, sagte David.

„Dies kann dann als Werkzeug für eine schnelle und umfassende Erkundung dieser wirklich komplizierten, interessanten Designräume verwendet werden, um intuitive, neuartige und leistungsstarke Designs zu finden.“

Der Soft Robotics Cluster wird von der Robotics and Autonomous Systems Group, Cyber-Physical Systems Program Data61, unterstützt. AI4 Design wird von der Initiative AI for Missions und dem Future Digital Manufacturing Fund kofinanziert. Erfahren Sie mehr über unsere Soft-Robotic-Fähigkeiten, indem Sie David kontaktieren.