Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Şekil değiştirme yeteneklerine sahip, origamiden ilham alan robotik parmak ucu

16.11.2020
247
Şekil değiştirme yeteneklerine sahip, origamiden ilham alan robotik parmak ucu

Nesnelerin taşınmasını veya taşınmasını içeren görevleri gerçekleştirmek için robotlar, kavrama ve manipülasyon stratejilerini bu nesnelerin özelliklerine ve onları çevreleyen ortama göre hızlı bir şekilde uyarlamalıdır.

Şimdiye kadar geliştirilen çoğu robotik el, ancak sabit ve sınırlayıcı bir yapıya sahip; bu nedenle, sınırlı sayıda hareket gerçekleştirebilirler ve yalnızca belirli nesne türlerini kavrayabilirler.

Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kısa süre önce şeklini değiştirebilen ve üç farklı konfigürasyon arasında geçiş yapabilen ve daha geniş bir nesne yelpazesini kavramasına olanak tanıyan robotik bir parmak ucu geliştirdiler.

Bu yılki IEEE Uluslararası Otomasyon Bilimi ve Mühendisliği Konferansı’nda (CASE) sunulan bir makalede özetlenen bu parmak ucunun benzersiz tasarımı, ünlü Japon kağıt katlama sanatı olan origami’den esinlenmiştir.

Araştırmayı yürüten araştırmacılardan ikisi olan Zicheng Kan ve Yazhan Zhang, “Çalışmamız, güncel araştırma ve endüstriyel uygulamalardaki iki ortak gözlemden esinlendi ,” dedi.

  • “İlki, endüstriyel otomasyona ulaşılmasına yardımcı olabilecek, geçmiş araştırma çalışmalarında geliştirilen paralel tutucularla ilgilidir. Bu tutucular, iyi seçilmiş kavrama noktaları gerektirir, aksi takdirde statik denge sağlanamayabilir.”

Araştırmacılar, onlarca yıldır robotik kavrayıcıların kavrama pozlarını kontrol etmek için teknikler geliştirmeye çalışıyorlar. Bununla birlikte, mevcut yaklaşımların çoğunun, farklı nesneler arasında iyi bir şekilde genelleşmelerini engelleyen önemli sınırlamaları vardır.

Kan, Zhang ve meslektaşları tarafından gerçekleştirilen çalışmanın ilk amacı, kolayca kontrol edilebilen ve çeşitli pozlar yapabilen bir parmak ucu geliştirmekti.

Şekil değiştirme yeteneklerine sahip, origamiden ilham alan robotik parmak ucu

Kan ve Zhang, “Çalışmamıza ilham veren diğer geçmiş gözlem, istikrarlı bir kavrama için, mühendislerin manipülasyonlar için paralel tutucuya sabitlenmiş özel bir kelepçe tasarlamaları gerektiğidir, örneğin alma ve yerleştirme,” dedi.

“Montaj hattındaki bir öğenin farklı bir şekilde değiştirilmesi yorucudur, bu da kelepçelerin verimsiz manuel değiştirilmesine yol açar. Oluşturduğumuz geçiş parmak ucu, bu sorunun hafifletilmesine veya üstesinden gelinmesine yardımcı olabilir.”

Kan, Zhang ve meslektaşları tarafından oluşturulan robotik parmak ucu tasarımı, önceki çalışmalarında sunulan diğer robotik yapılara dayanıyor.

Örneğin 2019’da araştırmacılar, düz bir parmak ucuyla origamiden ilham alan yekpare yumuşak bir kavrayıcı yaptı. Bu tutucu aynı zamanda deforme olabilir ve şeklini değiştirebilirken, parmak uçlarının düzlüğü ve yumuşaklığı nedeniyle taşıma kapasitesi ve el becerisi açısından performansı zayıftır.

Kan ve Zhang, ” Grubumuzdaki bir doktora öğrencisi olan Bay Song Haoran, daha önce temas yüzeyi kümelenmesi üzerine bir makale yayınladı ve ana yerel geometrilerin temsilleri için üç tipik temas ilkelini gösterdi” dedi.

“Paralel tutuculara monte edilen bu parmak uçları, kavrayışların fizibilitesini ve stabilitesini gösteren farklı nesneler üzerinde test edildi. Bu makale, morfoloji konfigürasyonları üç ilkel temas içinde olan bir geçişli parmak ucu tasarlamak için bize ilham verdi.”

Kan, Zhang ve Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki meslektaşları tarafından geliştirilen yeni origami tabanlı şekil değiştirme parmak ucunun iki ana bileşeni vardır: parmak ucunun geçiş yüzeyi olarak işlev gören yumuşak bir origami iskeleti ve hizmet veren motorlu dört çubuklu bağlantılar çalıştırma ve aktarım mekanizmaları olarak.

Üç biçim değiştirme modunda parmak ucunun temas ilkelleri. Kredi: Kan, Zhang ve meslektaşları.

Araştırmacılar, üç boyutlu serbest dönüş ve üst yüzeyin desteklenmesini sağlamak için parmak ucunun ortasına bir bilyeli mafsal yerleştirdiler.

Ek olarak, yumuşak origami iskeletine yerleştirilmiş dört yaprak yüzünü bağımsız olarak kontrol etmek için servo motorlar (yani bir döner aktüatör sınıfı) kullandılar.

  • Kan ve Zhang, “Her yaprak yüzündeki farklı pozların kombinasyonlarıyla, farklı kavrama modları için birçok konfigürasyon elde edilebilir, örneğin, dışbükey mod, içbükey mod ve eğimli düzlemsel mod,” dedi, “Bu modlar, kinematik modelimiz tarafından simüle edilebilir ve tahmin edilebilir.”

Araştırmacılar, etkili robotik kavrama için gerekli olan hareketlerde parmak uçlarının elde edebileceği üç biçim değiştirme modunu değerlendirdiler.

Örneğin, dönme ve kıstırma kavrama olarak bilinen şey için dışbükey modun etkinliğini, bir güç kavramasını gerçekleştirmek için içbükey modu ve el içi manipülasyon ve yeniden yönlendirme için eğimli düzlemsel modu test ettiler.

Genel olarak, geliştirdikleri parmak ucunun, farklı geçiş ilkelleri ve kavrama modları arasında ve ayrıca eldeki göreve bağlı olarak kararlı ve hünerli kavrama modları arasında hızla geçiş yapma yeteneği de dahil olmak üzere birçok avantajlı özelliğe sahip olduğunu buldular.

Parmak ucunun konfigürasyonu, kullandıkları kinematik model tarafından verimli bir şekilde simüle edilir ve yönlendirilir.

Yapılandırma alanı içinde yörünge izleme. Kredi: Kan, Zhang ve meslektaşları.

Kan ve Zhang, “Robotik kavrayışın adaptasyonu ve el becerisi gerekliliğine, hem akademik hem de endüstriyel ortamlarda önemli ekstra maliyetler eklemeden uygulanabilecek yeni bir çözüm getirdik,” dedi.

  • “Tasarımımız, kompakt, kontrol edilebilir ve geçişli parmak uçları kullanarak bu sorunları çözmeye çalışan gelecekteki çalışmaları bilgilendirebilir.”

Gelecekte, Kan, Zhang ve meslektaşları tarafından tasarlanan şekil değiştiren parmak ucu, bir dizi mevcut ve yeni geliştirilmiş insansı robotlara entegre edilebilir.

Nispeten düşük maliyetli olduğu için (yani, kontrol panosu haricinde yapımı yaklaşık 5 ABD doları maliyeti olduğu için), montaj hattı işlemlerini otomatikleştirmeye yardımcı olabilir ve mevcut tutucuların yapabileceklerine bağlı olarak ürünlerin şeklini sürekli değiştirmeyle ilişkili maliyetleri azaltabilir.

Bu araştırma ekibi tarafından oluşturulan parmak ucu son derece ümit verici sonuçlar elde etse de, ticarileştirilmeden önce ele alınması gereken ve çalıştırılması gereken birkaç sorun var.

Örneğin, şu anda gerçek performansı ile Kan, Zhang ve meslektaşlarının tasarımını ve üretim sürecini biraz değiştirerek gelecekteki çalışmalarında ele almayı planladıkları kinematik model tarafından yapılan tahminler arasında bir tutarsızlık var.

Kan ve Zhang, “Gelecekteki çalışmalarımızda odaklanmayı planladığımız bir diğer alan, daha küçük bir motor ve daha kompakt bir yapı kullanarak, parmak ucunun robot ellerine kolayca entegre edilebilmesi için minyatürleştirmedir” dedi.

  • “Buna ek olarak, yapı şu anda dönüşüm konusunda açık döngü kontrol stratejisiyle çalışıyor. Algılama, pratik uygulamalarda sağlam bir son efektör için önemli bir rol oynuyor, bu nedenle gelecekte bu özelliği de eklemeye çalışacağız.”

Referans: Kavrama stabilitesi ve el becerisini geliştirmek için Origami tabanlı şekil parmak ucunu değiştirir. arXiv: 2010.04931 [cs.RO]. arxiv.org/abs/2010.04931
Geometrik tasarım yöntemine dayalı, origamiden ilham alan yekpare yumuşak bir kavrayıcı. 2019 2nd IEEE International Conference on Soft Robotics (RoboSoft) (2019).
Temas temelleri üzerinde sağlam kavrama için parmak ucu yüzey optimizasyonu. IEEE Robotik ve Otomasyon Mektupları (2018).

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.