Чого ми можемо навчитися у природи? Які навички зі світу тварин можна використовувати для промислового застосування? Ми займаємося цими питаннями в мережі Bionic Learning протягом багатьох років. У співпраці з університетами, інститутами та компаніями ми розробляємо дослідницькі платформи, основні технічні принципи яких базуються на природі. Повторювана тема — унікальні рухи та функції хобота слона.
Завдяки Bionic Handling Assistant (2010), BionicMotionRobot (2017) і BionicSoftArm (2019), з часом з’явилася серія пневматичних легких роботизованих рук. Завдяки своїм гнучким сильфонним конструкціям вони можуть легко реалізувати плавні послідовності рухів природної моделі. У ході подальшого розвитку біонічні концепції ставали все компактнішими, меншими і швидше вводилися в експлуатацію.
Для філігранного Bionic E-Trunk наші розробники у співпраці з Центром мехатроніки та технологій автоматизації з Саарбрюккена просунули ідею мініатюризації далі і вперше реалізували природні форми руху з електроприводами.
Bionic E-Trunk складається з двох сегментів довжиною 140 міліметрів і діаметром, що звужується. У центрі знаходиться конструкція з 3D-друкованого матеріалу і супереластичний стрижень для поздовжньої стабілізації. Навколо цього центру, що нагадує хребетний стовп, розташовані тонкі дроти, виготовлені зі спеціального металевого матеріалу, так званого сплаву з пам’яттю форми.
Залежно від температури сплав з пам’яттю форми існує у двох різних структурах: якщо його нагрівати, наприклад, за допомогою електрики, дроти вкорочуються. Охолоджуючись, вони «згадують» попередню форму і повертаються у вихідне положення. Таким чином, Bionic E-Trunk можна згинати окремо та контрольовано в будь-якому просторовому напрямку. Чим тонші дроти, тим швидше вони нагріваються і знову охолоджуються, і, таким чином, більш безпосередньо реагують на їх керування.
При створенні концепції розробники обрали конструкцію, схожу на конструкцію попередніх проектів стовбура з пневматичним приводом. У кожному сегменті встановлюються три пучки проводів, кожен з яких складається з двох або чотирьох окремих проводів. Залежно від окремої активації проводів, моделлю можна керувати в певному напрямку. У взаємодії один з одним ці штучні м’язи забезпечують плавність і гнучкість рухів Bionic E-Trunk.
Завдяки малій вазі всього дванадцять грам E-Trunk можна легко переміщати за допомогою приводів, виготовлених зі сплавів з пам’яттю форми. У порівнянні з іншими принципами приводу, вони мають найвище відношення потужності до ваги.
У поєднанні з мікрозахватом Bionic E-Trunk можна використовувати для обробки дрібних предметів. Крім того, даний концепт можна використовувати в процесах дозування в галузі наук про життя. Для цього збоку конструкції можна було б прикріпити гнучкий шланг. Це можна використовувати для видалення рідини з посудин і перенесення їх в інші контейнери. Також можна уявити формування спрямованих повітряних потоків для очищення вузьких місць.
У той час як пневматичні попередники демонстрували лише механічне захоплення предметів, Bionic E-Trunk можна використовувати для реалізації інших функцій хобота слона: поглинання та виділення рідини або повітря.