新的物理定律有助于推动机器人技术的广泛发展

尽管机器人设备右从装配线到医学,但工程师在那些机器人持有对象时产生的摩擦力占摩擦 - 特别是在潮湿条件下。

图片来源:北卡罗莱纳州立大学

科学家们发现了一种新的物理定律,这种摩擦产生的原因,这将有助于广泛的机器人技术的发现。

我们在这里的工作为在远程手术和制造业等应用中创造更可靠、更实用的触觉和机器人设备打开了大门

萧丽莲,通讯作者,北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程副教授

这项技术的一个问题是所谓的弹性流体动力润滑(EHL)摩擦,这是当两个固体表面接触它们之间的一层薄薄的流体时产生的摩擦。

这包括当倾向于擦拭其指尖时出现的摩擦,流体是其皮肤上天然存在的油的薄层。然而,它也可以适用于抬起涂有油的物体的机器人爪,或者在人体内操作的手术装置。

摩擦力至关重要的一个原因是,它可以帮助人们拿住东西,而不会让东西掉下来。

了解摩擦对于人类直观 - 即使我们处理肥皂菜肴但是,在开发控制机器人抓取能力的材料时,要考虑弹流摩擦是极其困难的

萧丽莲,通讯作者,北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程副教授

为了设计有助于调节EHL摩擦的材料,工程师需要一个框架,该框架可以使用广泛的材料,图案和动态操作条件。这正是团队已经确定的。

这个定律可以用来解释弹流摩擦,并且可以应用于许多不同的软系统——只要物体表面有图案”萧。

在这个框架内,表面图案可以是不同的,从指尖上略微升高的表面到机器人工具表面上的凹槽。

通过云湖彭合作开发的最新物理原则,利用四方程来考虑理解EHL摩擦所涉及的所有物理力量。

在这项研究中,研究人员在三个系统中阐述了这一定律:仿生机器人指尖、人类手指和一种被称为摩擦流变仪的工具,它有助于量化摩擦力。彭是这项研究的第一作者。

这些结果对于机器人双手非常有用,用于可靠地处理制造过程的更细微的控制它具有明显的应用在Telesurgery领域,外科医生远程控制机器人设备以进行外科手术。我们将此视为了解触摸和控制合成系统中的触摸的基本进步

萧丽莲,通讯作者,北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程副教授

该研究由克里斯托弗Serfass,一名博士学位博士学位,博士学位,在北典邦的国家博士学位;凯瑟琳山,NC州的本科生;Anzu Kawazoe,Yitian Shao,以及加州大学 - 圣巴巴拉的Yon Visell;来自加利福尼亚州洛杉矶大学的Kenneth Gutierrez和Veronica J. Santos。

该研究由AAAS Marion Milligan Mason奖和国家科学基金会资助,资助编号为CBET-2042635。

期刊引用:

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/

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