Новый закон физики помогает людям и роботам справляться с трением прикосновения

Хотя роботизированные устройства используются повсюду, от сборочных линий до медицины, инженерам сложно учесть трение, которое возникает, когда эти роботы захватывают объекты, особенно во влажной среде. Исследователи открыли новый закон физики, который объясняет этот тип трения, что должно способствовать развитию широкого спектра робототехнических технологий.


«Наша работа здесь открывает двери для создания более надежных и функциональных тактильных и роботизированных устройств в таких приложениях, как телехирургия и производство», – говорит Лилиан Сяо, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Государственном университете Северной Каролины и автор на тему работа.

Речь идет о том, что называется трением эластогидродинамической смазки (EHL), которое возникает, когда две твердые поверхности контактируют с тонким слоем жидкости между ними. Это может включать трение, возникающее при трении кончиков пальцев друг о друга, при этом жидкость представляет собой тонкий слой натурального масла на вашей коже. Но это также может относиться к роботизированному когтю, поднимающему объект, покрытый маслом, или к хирургическому устройству, которое используется внутри человеческого тела.

Одна из причин, по которой трение важно, заключается в том, что оно помогает нам удерживать вещи, не роняя их.

«Понимание трения для людей интуитивно понятно – даже когда мы беремся за мыльную посуду», – говорит Сяо. «Но чрезвычайно сложно учесть трение EHL при разработке материалов, которые контролируют способность роботов к захвату».

Для разработки материалов, которые помогают контролировать трение EHL, инженерам потребуется структура, которая может быть применена единообразно к широкому спектру моделей, материалов и динамических условий эксплуатации. И это именно то, что обнаружили исследователи.

«Этот закон можно использовать для учета трения EHL и его можно применить ко многим различным мягким системам – при условии, что поверхности объектов имеют узор», – говорит Сяо.

В этом контексте поверхностные узоры могут быть чем угодно, от слегка приподнятых поверхностей на кончиках пальцев до бороздок на поверхности роботизированного инструмента.

Новый физический принцип, разработанный совместно Сяо и ее аспирантом Юньху Пэн, использует четыре уравнения для учета всех физических сил, действующих в понимании трения ЭДЖ. В статье группа исследователей продемонстрировала закон в трех системах: человеческие пальцы; био-вдохновленный роботизированный кончик пальца; и инструмент, называемый трибореометром, который используется для измерения сил трения. Пэн – первый автор статьи.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments