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.
This project is part of the Bionic Learning Network where nature meets technology.
Together with institutes, universities and partners, we are researching biological principles in order to develop innovative ideas and solutions for our core business in automation technology and technical education. Find out more about the Bionic Learning Network or discover other exciting topics related to Festo in our blog.
Find out more