新的物理法律可以帮助推进各种机器人技术

尽管从装配线到医学都在大量使用机器人设备,但工程师们很难计算当这些机器人抓住物体时产生的摩擦——尤其是在潮湿的环境中。

图片来信:北卡罗来纳州立大学

科学家们发现了对这种摩擦负责的新的物理法,这必须帮助发现广泛的机器人技术。

我们的工作在这里打开了在特点和制造等应用中创造更可靠和功能触觉和机器人设备的大门

Lilian Hsiao,北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程学士及助理教授

该技术中的一个问题是称为弹性流体动力学润滑(EHL)摩擦的东西,这是当两个固体表面接触它们之间的薄层的薄膜时产生的摩擦。

这包括当一个人倾向于摩擦他们的指尖时产生的摩擦,液体是他们皮肤上自然产生的薄层油。然而,它也可以适用于机器人爪提起涂有油的物体,或用于在人体内操作的外科设备。

摩擦至关重要的一个原因是它有助于人们在不让他们下降的情况下保持事情。

理解摩擦对人类来说是很直观的——甚至当我们处理肥皂盘子的时候但是,在开发控制机器人中的掌握能力的材料时,非常困难地占EHL摩擦

Lilian Hsiao,北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程学士及助理教授

为了设计有助于调节弹流摩擦的材料,工程师们需要一个能够适用于各种材料、图案和动态操作条件的框架。这正是研究小组所确定的。

本法可用于解释EHL摩擦,并且可以应用于许多不同的软系统 - 只要对象的表面被图案化,“Hsiao表示。

在该框架内,表面图案可以从手指的尖端上的稍微升高的表面变化到机器人刀具表面上的凹槽。

最新的物理原理,由萧和她的研究生彭云虎合作开发,利用四个方程来考虑所有的物理力涉及到理解弹流摩擦。

在研究中,研究人员在三个系统中说明了法律:生物启发的机器人指尖,人手指和称为摩擦流变仪的工具,这有助于量化摩擦力。彭是该研究的第一作者。

这些结果对于具有更精细控制的可靠处理制造过程的机械手非常有用它在远程外科领域有明显的应用,外科医生可以远程控制机器人设备进行外科手术。我们认为这是理解触摸和控制合成系统触摸的一个基本进步

Lilian Hsiao,北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程学士及助理教授

该研究的合著者之一是北卡罗来纳州立大学的博士生Christopher Serfass;凯瑟琳·希尔,北卡罗来纳州立大学的本科生;来自加州大学圣巴巴拉分校的Anzu Kawazoe, Yitian Shao和Yon Visell;以及加州大学洛杉矶分校的肯尼斯·古铁雷斯和维罗妮卡·j·桑托斯。

该研究由AAAS Marion Milligan Mason奖和国家科学基金会的财务支持,并于拨款号CBET-2042635。

期刊参考:

彭,y。,。(2021)机器人和人类手指在软微图案衬底上的弹性流体力学摩擦。自然材料doi.org/10.1038/s41563 - 021 - 00990 - 9

来源:https://www.ncsu.edu/

告诉我们你的想法

您是否有审核,更新或您想要添加此新闻故事的任何内容?

留下您的反馈意见
提交