Czego możemy się nauczyć od przyrody? Jakie umiejętności ze świata zwierząt można wykorzystać w zastosowaniach przemysłowych? Od lat zajmujemy się tymi zagadnieniami w ramach Bionic Learning Network. We współpracy z uniwersytetami, instytutami i firmami rozwojowymi rozwijamy platformy badawcze, których podstawowe zasady techniczne oparte są na naturze. Powtarzającym się motywem są wyjątkowe ruchy i funkcje trąby słonia.
Wraz z Bionic Handling Assistant (2010), BionicMotionRobot (2017) i BionicSoftArm (2019) z czasem powstała seria pneumatycznych lekkich ramion robotycznych. Dzięki elastycznym strukturom miechów mogą one bez wysiłku odtwarzać płynne sekwencje ruchów swojego naturalnego modelu. W miarę rozwoju koncepcje bioniczne stawały się coraz bardziej kompaktowe, mniejsze i szybsze w realizacji.
W przypadku delikatnej bionicznej trąby E-Trunk nasi konstruktorzy, we współpracy z Centrum Mechatroniki i Automatyki w Saarbrücken, poszli dalej za ideą miniaturyzacji i po raz pierwszy zastosowali naturalne formy ruchu napędzane elektrycznie.
Bioniczna trąba E-Trunk składa się z dwóch segmentów o długości 140 milimetrów i zwężającej się średnicy. W jej środku znajduje się struktura wykonana z materiału drukowanego w 3D oraz superelastyczny pręt zapewniający stabilizację wzdłużną. Wokół tego rdzenia, który przypomina kręgosłup, ułożone są cienkie druty wykonane ze specjalnego materiału metalicznego, tzw. stopu z pamięcią kształtu.
Stop z pamięcią kształtu ma dwie różne struktury w zależności od temperatury: po podgrzaniu - na przykład za pomocą prądu - druty skracają się. Gdy ostygną, "pamiętają" swój poprzedni kształt i wracają do pierwotnej pozycji. Umożliwia to indywidualne i kontrolowane zginanie bionicznej trąby E-Trunk w dowolnym kierunku w przestrzeni. Im cieńsze są pdruty, tym szybciej się nagrzewają i stygną, a więc reagują bardziej bezpośrednio na sterowanie.
Opracowując koncepcję, twórcy wybrali układ podobny do tego, jaki stosowano w przeszłości w projektach trąb uruchamianych pneumatycznie. W każdym segmencie instaluje się trzy wiązki, z których każda składa się z dwóch lub czterech pojedynczych przewodów. Dzięki temu może być sterowany w określonym kierunku w zależności od oddzielnego uruchomienia przewodów. Współdziałanie sztucznych mięśni w elementach powoduje płynne i elastyczne ruchy bionicznej trąby E-Trunk.
Dzięki niewielkiemu ciężarowi własnemu, wynoszącemu zaledwie 12 gramów, trąbą można łatwo poruszać za pomocą napędów wykonanych ze stopów z pamięcią kształtu. W porównaniu z innymi zasadami działania napędów, charakteryzują się one najwyższym stosunkiem siły do masy.
W połączeniu z mikrochwytakiem, bioniczna trąba E-Trunk może być używana do przenoszenia małych przedmiotów. Ponadto koncepcja ta mogłaby zostać wykorzystana w procesie dozowania w sektorze life science. W tym celu do boku konstrukcji można przymocować elastyczny wąż. Można go wykorzystać do usuwania cieczy z naczyń i przenoszenia ich do innych pojemników. Możliwe byłoby również zastosowanie go do czyszczenia zamkniętych obszarów za pomocą ukierunkowanych strumieni powietrza.
O ile pneumatyczni poprzednicy służyli wyłącznie do demonstracji możliwości chwytania obiektów w sposób dopasowany do formy, o tyle BionicE-Trunk można wykorzystać do realizacji innych funkcji trąby słonia, takich jak pobieranie i dostarczanie płynów czy powietrza.