नई पीढी और रोबोट

अगली पीढ़ी लचीली रोबोट हमारे जैसे चले और चंगा करते हैं

सीयू बोल्डर में इंजीनियरिंग सेंटर के तहखाने में, शोधकर्ताओं का एक समूह रोबोट की अगली पीढ़ी बनाने के लिए काम कर रहा है।

लेकिन धातु ड्रॉड्स के बजाय आप कल्पना कर सकते हैं, इन रोबोट नरम सामग्री से बने होते हैं जो गति की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ लागू वोल्टेज पर प्रतिक्रिया करता है। ऐसे नरम रोबोट में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए जबरदस्त क्षमता होती है, क्योंकि वे गतिशील वातावरण के अनुकूल होते हैं और इंसानों के साथ मिलकर बातचीत करने के लिए अच्छी तरह अनुकूल होते हैं। नरम डिवाइस विभिन्न प्रकार के कार्य कर सकते हैं, जिनमें नाज़ुक वस्तुओं को शामिल करना शामिल है, जैसे कि रास्पबेरी और कच्ची अंडे, साथ ही भारी वस्तुओं को उठाना भी शामिल है।

"सॉफ्ट रोबोटिक्स" के रूप में जाना जाने वाला क्षेत्र में एक केंद्रीय चुनौती actuators या "कृत्रिम मांसपेशियों" की कमी है जो वास्तविक चीज़ की बहुमुखी प्रतिभा और प्रदर्शन को दोहरा सकते हैं। कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंस में केप्लिंगर रिसर्च ग्रुप ने नरम, विद्युत रूप से सक्रिय किए गए उपकरणों को विकसित किया है जो प्राकृतिक मांसपेशियों के विस्तार और संकुचन की नकल करने में सक्षम हैं। ये डिवाइस, जो कम लागत वाले सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला से निर्मित किया जा सकता है, वे अपने आंदोलनों को आत्म-संवेदना और विद्युत नुकसान से आत्म-चिकित्सा करने में सक्षम हैं, नरम रोबोटिक्स में एक प्रमुख अग्रिम का प्रतिनिधित्व करते हैं।

नव विकसित हाइड्रोलिक इंटेलिफाइड स्व-चिकित्सा इलेक्ट्रोस्टाटिक (एचएएसईएल) एक्ट्यूएटर्स, जैविक मांसपेशियों की ताकत, गति और दक्षता से अधिक या उससे मेल खाने वाले नरम संरचनाओं के लिए पारंपरिक रोबोटों के भारी, कठोर पिस्टन और मोटर्स को छोड़ देते हैं। उनकी बहुमुखी प्रतिभा मानव जैसे रोबोटों और कृत्रिम अंगों की अगली पीढ़ी के लिए कृत्रिम मांसपेशियों को सक्षम कर सकती है

निक कैल्रिस, एक सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग स्नातक छात्र, छोड़ दिया है, और मैकेनिकल इंजीनियरिंग स्नातक छात्र एरिक एकाम केपलिंगर रिसर्च लैब में तरल कृत्रिम "मांसपेशी" या नरम रोबोट सामग्री पर गौर करें। ग्लेन असकावा / कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय।

सीयू बोल्डर में इंजीनियरिंग सेंटर के तहखाने में, शोधकर्ताओं का एक समूह रोबोट की अगली पीढ़ी बनाने के लिए काम कर रहा है।

लेकिन धातु ड्रॉड्स के बजाय आप कल्पना कर सकते हैं, इन रोबोट नरम सामग्री से बने होते हैं जो गति की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ लागू वोल्टेज पर प्रतिक्रिया करता है। ऐसे नरम रोबोट में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए जबरदस्त क्षमता होती है, क्योंकि वे गतिशील वातावरण के अनुकूल होते हैं और इंसानों के साथ मिलकर बातचीत करने के लिए अच्छी तरह अनुकूल होते हैं। नरम डिवाइस विभिन्न प्रकार के कार्य कर सकते हैं, जिनमें नाज़ुक वस्तुओं को शामिल करना शामिल है, जैसे कि रास्पबेरी और कच्ची अंडे, साथ ही भारी वस्तुओं को उठाना भी शामिल है।

"सॉफ्ट रोबोटिक्स" के रूप में जाना जाने वाला क्षेत्र में एक केंद्रीय चुनौती actuators या "कृत्रिम मांसपेशियों" की कमी है जो वास्तविक चीज़ की बहुमुखी प्रतिभा और प्रदर्शन को दोहरा सकते हैं। कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंस में केप्लिंगर रिसर्च ग्रुप ने नरम, विद्युत रूप से सक्रिय किए गए उपकरणों को विकसित किया है जो प्राकृतिक मांसपेशियों के विस्तार और संकुचन की नकल करने में सक्षम हैं। ये डिवाइस, जो कम लागत वाले सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला से निर्मित किया जा सकता है, वे अपने आंदोलनों को आत्म-संवेदना और विद्युत नुकसान से आत्म-चिकित्सा करने में सक्षम हैं, नरम रोबोटिक्स में एक प्रमुख अग्रिम का प्रतिनिधित्व करते हैं।

नव विकसित हाइड्रोलिक इंटेलिफाइड स्व-चिकित्सा इलेक्ट्रोस्टाटिक (एचएएसईएल) एक्ट्यूएटर्स, जैविक मांसपेशियों की ताकत, गति और दक्षता से अधिक या उससे मेल खाने वाले नरम संरचनाओं के लिए पारंपरिक रोबोटों के भारी, कठोर पिस्टन और मोटर्स को छोड़ देते हैं। उनकी बहुमुखी प्रतिभा मानव जैसे रोबोटों और कृत्रिम अंगों की अगली पीढ़ी के लिए कृत्रिम मांसपेशियों को सक्षम कर सकती है

https://youtu.be/YGMyW6AESsQ

पत्रिकाओं विज्ञान और विज्ञान रोबोटिक्स में दिखाई देने वाले अलग-अलग पत्रों में HASEL के तीन अलग-अलग डिजाइनों का विस्तार किया गया है।

क्रिस्टोफ केप्लिंगर, दोनों पत्रों के वरिष्ठ लेखक, मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में सहायक प्रोफेसर और सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग कार्यक्रम के एक साथी, ने कहा, "हम अपनी प्रेरणा को जैविक मांसपेशी की अद्भुत क्षमता से आकर्षित करते हैं।"

"एचएएसईएल के संचालक नरम तरल पदार्थ और नरम इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर की शक्तियों का तालमेल बनाते हैं, और इससे पहले किसी अन्य कृत्रिम पेशी की तरह बहुमुखी प्रतिभा और प्रदर्शन को संयोजित नहीं किया जाता है बस जैविक मांसपेशियों की तरह, HASEL एक्ट्यूएटर्स एक ऑक्टोपस बांह की अनुकूलनशीलता, एक चिड़ियों और एक हाथी की ताकत की गति को पुन: उत्पन्न कर सकते हैं। "

विज्ञान में वर्णित एक HASEL डिवाइस की एक पुनरावृत्ति, एक डोनट के आकार का इलास्टोमेर शैल होता है जिसमें विद्युत रूप से इन्सुलेट तरल (जैसे कैनोला ऑयल) से भरे हुए होते हैं और इलेक्ट्रोड का विरोध करने की एक जोड़ी से जुड़ा होता है। जब वोल्टेज लागू किया जाता है, तरल विस्थापित हो जाता है और नरम शेल के आकृति परिवर्तन को ड्राइव करता है। एक संभावित आवेदन का एक उदाहरण के रूप में, शोधकर्ताओं ने एक दूसरे के विपरीत इनमें से कई अभियुक्तों को तैनात किया और विद्युत सक्रियण पर एक मनोरंजक प्रभाव हासिल किया। जब वोल्टेज बंद हो जाता है, तो पकड़ जारी करता है।

एक और एचएएसईएल डिजाइन उच्च फैले जाने योग्य आयनिक कंडक्टर की परतों से बना है जो तरल की एक परत को सैंडविच करता है और सक्रियण पर एक समानांतर को फैलाता है और अनुबंध करता है या तो एक निलंबित गैलन पानी को उठाता है या एक बेसबॉल रखता है।

अंडर ग्रेजुएट मैकेनिकल इंजीनियरिंग प्रमुख मैडलीन किंग ने केपलिंगर रिसर्च लैब में रबर्ड "मांसपेशी" या सॉफ्ट रोबोट सामग्री का एक नमूना फैलाया। ग्लेन असकावा / कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय।

हाइड्रोलिक तरल पदार्थ के रूप में सेवा करने के अतिरिक्त जो बहुमुखी आंदोलनों को सक्षम बनाता है, एक तरल इन्सुलेट परत का उपयोग HASEL एक्ट्यूलेटर को बिजली के नुकसान से स्वयं-चिकित्सा करने में सक्षम बनाता है उच्च वोल्टेज द्वारा नियंत्रित अन्य नरम actuators, जिसे ढांकता हुआ इलास्टोमेर एक्ट्यूएटर के रूप में भी जाना जाता है, एक ठोस इन्सुलेट परत का उपयोग करते हैं जो विद्युत क्षति से भयावह रूप से विफल हो जाता है। इसके विपरीत, एचएएसईएल एक्ट्यूलेटर की तरल इन्सुलेट परत तुरंत विद्युत नुकसान के बाद अपनी इन्सुलेट गुणों को ठीक कर लेती है। यह लचीलापन शोधकर्ताओं को मजबूती से बड़े पैमाने पर शक्ति का इस्तेमाल करने के लिए उपकरणों को मज़बूत कर देता है

"बिजली संचालित नरम एक्ट्यूलेटर बनाने की क्षमता जो प्रति सेकंड कई बार पानी का गैलन उठाने की क्षमता है, जो हमने पहले नहीं देखा है ये प्रदर्शन एचएएसईएल के लिए रोमांचक क्षमता दिखाते हैं "एरिक इकॉम, केप्लिंगर ग्रुप के एक डॉक्टरेट के छात्र और साइंस पेपर के प्रमुख लेखक ने कहा। "आगे बढ़ने के लिए ऑपरेशन के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज एक चुनौती है। हालांकि, हम पहले से ही उस समस्या को हल करने के लिए काम कर रहे हैं और लैब में डिज़ाइन किए हैं जो इस पत्र में इस्तेमाल किए गए वोल्टेज का पांचवां हिस्सा हैं। "

HASEL एक्ट्यूएटर्स भी पर्यावरण के इनपुट को समझ सकते हैं, बहुत मानव मांसपेशियों और नसों की तरह। शोधकर्ताओं ने एक यांत्रिक बांह के लिए एक HASEL चालक संलग्न किया और एक साथ सेंसिंग स्थिति की स्थिति में हाथ को शक्ति देने की क्षमता का प्रदर्शन किया।

एक तीसरा डिजाइन, विज्ञान रोबोटिक्स में विस्तृत है, और पेआनो-हासेल एक्ट्यूएटर के रूप में जाना जाता है, इसमें तीन छोटे आयताकार पाउच होते हैं जो तरल से भरे होते हैं, जो श्रृंखला में एकजुट होते हैं। पॉलिमर खोल आलू चिप बैग के समान कम लागत वाली सामग्री से बना है और पतली, पारदर्शी और लचीला है। पेआनो-एचएएसईएल उपकरणों की वोल्टेज के आवेदन पर अनुबंध, बहुत जैविक मांसपेशियों की तरह, जो उन्हें रोबोटिक्स अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से आकर्षक बनाता है उनके विद्युत चालित आंदोलन मानव मांसपेशियों के मुकाबले गति को चलने की अनुमति देता है।

एचएएसईएल तकनीक की बहुमुखी प्रतिभा और सादगी खुद को अब और भविष्य में व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उधार देती है।

केपलिंगर प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक मांसपेशी की तरह विद्युत actuator ग्लेन असकावा / कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय द्वारा फोटो।

केप्लिंगर समूह में एक डॉक्टरेट के छात्र और विज्ञान रोबोटिक अध्ययन के मुख्य लेखक निकोलस केलारिस ने कहा, "हम इन उपकरणों को करीब 10 सेंट के लिए बना सकते हैं।" "सामग्री कम लागत वाली, स्केलेबल और वर्तमान औद्योगिक विनिर्माण तकनीकों के साथ संगत है।"

भविष्य अनुसंधान, HASEL प्लेटफ़ॉर्म में सुधार जारी रखने और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को तेज़ी से सक्षम करने के लिए अधिक अनुकूलन सामग्री और ज्यामिति के लिए और उन्नत निर्माण तकनीकों का पता लगाने का प्रयास करेगा।

शोधकर्ताओं ने प्रौद्योगिकी के लिए पेटेंट सुरक्षित रखे हैं और वर्तमान में सीयू बोल्डर के प्रौद्योगिकी हस्तांतरण कार्यालय की सहायता से वाणिज्यिक अवसर तलाश रहे हैं।

सीए बोल्डर कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंस के डीन बॉबी ब्रौन ने कहा, "डॉ। केप्लिंगर की प्रयोगशाला से निकलने वाला शोध बेहद आश्चर्यजनक नहीं है"। "वह और उनकी टीम विद्यार्थियों की लचीला, और अधिक मानवता वाले रोबोटों के भविष्य को बनाने में मदद कर रही है, जिनका उपयोग लोगों के जीवन और भलाई में सुधार के लिए किया जा सकता है। अनुसंधान की यह रेखा हमारे महाविद्यालय की एक कोर, अंतःविषय शक्ति है। "

साइंस पेपर को शेन मिशेल, टिमोथी मोरसेसे, मैडिसन एमेट्ट, क्लेयर बेंजामिन, मैडलाइन किंग और मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के मील रेडकोविट्ज़ द्वारा सह-लेखक थे। विज्ञान रोबोटिक्स पेपर को शेन मिशेल, विद्याकरण गोपालनी वेंकट और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के गैरेट स्मिथ द्वारा सह-लेखक थे।

केप्लिंगर रिसर्च ग्रुप के सदस्य। सही से: सहायक प्रोफेसर क्रिस्टोफ केप्लिंगर, स्नातक छात्र एरिक एकाम, स्नातक छात्र मैडिसन एमेट, स्नातक छात्र निक केलारिस, स्नातक छात्र वीसी गोपालणि वेंकट, स्नातक छात्र मैडली किंग, स्नातक छात्र शेन मिशेल, पीएचडी उम्मीदवार टिमोथी मोरसेसी और स्नातक छात्र गेटेट स्मिथ। ग्लेन असकावा / कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय।

Read & Learn: https://www.colorado.edu/today/2018/01/04/next-gen-flexible-robots-move-and-heal-us