Корейские инженеры разработали устройство для роботов наподобие измерительной рулетки. В развернутом виде оно удерживает жесткость и превращается в «руку», которая может удерживать груз массой до 0,5 килограмм. Технология получила название FoRoGated-Structure, и ее уже использовали для создания двух роботов. Один может дотянуться до высоты в 1,6 метра, а второй представляет собой складной мобильный 3D-принтер, говорится в статье, опубликованнной в журнале Science Robotics.
Манипуляторы, которые могут раздвигаться на большую длину, а затем наматываться на барабан, практически не занимая при этом места, уже создавались инженерами. Разработчики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе построили робота, способного лазать по вертикальным поверхностям, цепляясь за удаленные точки с помощью гибкой конечности, сделанной из обычной измерительной рулетки. А команда инженеров из Мэрилендского университета использовала рулетку в качестве основы для робота-помощника — он предназначен для того, чтобы слабовидящим пользователям проще было взаимодействовать с сенсорными экранами. Однако обычная рулетка имеет существенный недостаток: при развертывании на слишком большую длину лента оказывается недостаточно жесткой, легко изгибается и переламывается под нагрузкой, что ограничивает ее возможности в качестве манипулятора.
Инженеры под руководством Чо Гю-Чжина (Kyu-Jin Cho) из Сеульского национального университета предложили решение этой проблемы, создав основанное на принципах оригами устройство FoRoGated-Structure (Foldable-and-Rollable corruGated Structure — складная и скручиваемая гофрированная структура). По конструкции оно напоминает рулетку, однако состоит не из одной, а из нескольких стальных полос, которые соединены между собой переплетеными гибкими лентами из синтетического материала.
Плетение создает множество точек соединения, которые работают как направляющие. Внутри них металлические полосы свободно скользят друг относительно друга, компенсируя разницу в длине при сворачивании в рулон. При этом в поперечном направлении полосы могут складываться по принципу веера (или, иными словами, гармошки) и обеспечивают большую жесткость по сравнению с обычной рулеткой. Многослойная стальная лента легко наматывается на катушку, а в развернутом виде превращается в балку, способную удерживать на конце груз даже при большом удлинении. Разматывание происходит следующим образом: при вращении катушки плоские стальные полосы проходят через направляющие и раздвигаются, принимая гофрированную форму. При этом направляющие распределяются вдоль ленты в процессе удлинения — они связаны друг с другом тросами и сами занимают нужное положение.
Для демонстрации возможностей механизма разработчики создали прототипы двух роботов. Первый, размером с робот-пылесос, оснащен раздвижной рукой с захватом и камерой на конце. В полностью развернутом виде рука имеет длину 1,9 метра при радиусе барабана 77,5 миллиметра. Рука-рулетка способна подниматься вверх на высоту 1,6 метра, а при полном горизонтальном вылете удерживает на конце полезную нагрузку массой до 500 граммов. Это позволяет роботу манипулировать предметами, например, на верхней полке стеллажа на высоте человеческого роста и нажимать на кнопки вызова лифта.
Второе устройство представляет собой мобильный раздвижной 3D-принтер. Он состоит из трех одинаковых самоходных платформ, каждая из которых оснащена FoRoGated механизмом. Перед печатью «принтер» раскладывается — роботы разъезжаются и синхронно поднимают свои руки-рулетки вверх, образуя раму в форме тетраэдра. На вершине этой пирамиды расположен блок управления массой 12,5 килограмма, который перемещает печатающую головку принтера в пространстве. Жесткость опор достаточна, чтобы обеспечить точность позиционирования сопла в пределах 0,6 миллиметра. Во время испытаний система напечатала пластиковую фигуру высотой 2,5 метра.
Разработчики планируют усовершенствовать механизм для повышения грузоподъемности и скорости развертывания, которая сейчас ограничена высоким внутренним трением и риском заклинивания, и интегрировать в ленту устройства-сенсоры.
Ранее корейские инженеры Сеульского национального университета представили раздвижной манипулятор для дронов. Он состоит из нескольких складных секций, которыми можно управлять, натягивая проходящую через них нить, и способен захватывать или снимать на камеру предметы, находящиеся в труднодоступных местах.