Co se můžeme naučit od přírody? Jaké dovednosti ze světa zvířat lze využít pro průmyslové aplikace? Těmito otázkami se v Bionic Learning Network zabýváme již léta. Ve spolupráci s univerzitami, instituty a vývojovými firmami už roky navrhujeme výzkumné projekty, jejichž základní technické principy vycházejí z přírody. Opakujícím se tématem jsou jedinečné pohyby a funkce sloního chobotu.
S Bionic Handling Assistant (2010), BionicMotionRobot (2017) a BionicSoftArm (2019) se postupem času objevila řada lehkých pneumatických robotických ramen. Ohebná struktura s měchy může snadno napodobit plynulé pohyby přírodního modelu. Bionické koncepce se v průběhu jejich dalšího vývoje stávaly stále kompaktnějšími, stavěly se menší a mohly být rychleji uvedeny do provozu.
U chobotu s vláknitou strukturou Bionic E-Trunk naši vývojáři ve spolupráci s centrem pro mechatroniku a automatizační techniku ze Saarbrückenu posunuli myšlenku miniaturizace dále a poprvé implementovali přirozené formy pohybu s elektrickými pohony.
Bionic E-Trunk se skládá ze dvou segmentů, které jsou dlouhé 140 milimetrů a mají zužující se průměr. Jeho středem prochází struktura z 3D-tištěného materiálu a superelastická tyč pro podélnou stabilizaci. Kolem tohoto středu, který připomíná páteř, jsou uspořádány tenké drátky ze speciálního kovového materiálu, tzv. slitiny s tvarovou pamětí.
V závislosti na teplotě existuje slitina s tvarovou pamětí ve dvou různých podobách: při zahřívání – například pomocí elektřiny – se drátky zkracují. Když vychladnou, „pamatují si“ předchozí tvar a vrátí se do své původní polohy. Bionic E-Trunk lze libovolně individuálně a řízeně ohýbat v prostoru. Čím tenčí drátky jsou, tím rychleji se zahřívají a zase ochlazují a tím lépe reagují na ovládání.
Při tvorbě koncepce zvolili vývojáři uspořádání podobné tomu, které se v minulosti používalo v projektech pneumaticky poháněných chobotů. V každém segmentu jsou instalovány tři svazky vodičů, z nichž každý se skládá ze dvou nebo čtyř jednotlivých drátků. Aktivací jednotlivých drátků lze chobot řídit definovaným směrem. Bionic E-Trunk se plynule a přizpůsobivě pohybuje vzájemnou interakcí těchto umělých svalů.
Chobot se pomocí pohonů ze slitin s tvarovou pamětí a se svojí malou hmotností pouhých dvanáct gramů snadno pohybuje. Ve srovnání s jinými principy mají tyto pohony nejvyšší poměr výkonu a hmotnosti.
V kombinaci s chapadly Mikro by mohl být Bionic E-Trunk použit k manipulaci s malými předměty. Kromě toho by s touto koncepcí byl možný proces dávkování v oblasti biologických věd. Na strukturu lze připevnit ohebnou hadici. Používá se k odběru kapalin z nádob a jejich přemístění do jiných nádob. Lze si také představit cílené proudy vzduchu pro čištění úzkých míst.
Zatímco pneumatičtí předchůdci demonstrovali pouze tvarový úchop předmětů, Bionic E-Trunk napodobuje další funkce sloního chobotu: nasátí a uvolnění kapalin nebo vzduchu.