Пневматические роботы: новый взгляд на мягкую робототехнику

Конструктор PneuBots от Hye Jun Youn открывает новые горизонты в области мягкой робототехники

Мягкая робототехника – это область, полная потенциала и привлекательности для сообщества взаимодействия человека и компьютера (HCI) и гаптики. Однако для большинства создателей входной барьер все еще очень высок, особенно для тех, кто приходит из нетехнических областей. Конструктор для сборки, в сочетании с тщательно отобранными информационными ресурсами, мог бы значительно снизить этот барьер.

Конструктор PneuBots – это модульный набор для создания мягких роботов, состоящий из семи типов самосгибающихся, практически не растягивающихся сегментов, трех типов пневматических соединителей и разветвителей, а также специально разработанного ящика. Набор позволяет создавать различные сборки из модульных деталей, позволяя создателям занимательным образом исследовать мир мягкой робототехники.

Модули PneuBots были разработаны с использованием технологии термопрессования, при которой два слоя ПВХ-пленки соединяются вместе и затем запаиваются по определенным оригами-вдохновленным узорам. Сочетание ЧПУ-фрезерования и термопрессования позволяет достигнуть точного и гладкого геометрического узора без складок. Каждый модуль PneuBots имеет от одного до пяти пневматических портов с клапанами для надувания ртом. Модули могут быть соединены друг с другом с помощью трех типов пневматических соединителей: прямого, Т-образного и крестообразного.

В PneuBots были разработаны семь модулей с различными схемами активации, включая сжатие, изгиб и скручивание. Существуют три рабочие формы: линия, диагональ и ромб. Линейный шов с зазором 5 мм в середине обеспечивает механизм сжатия. Ромбовидная шарнирная форма служит для контроля угла изгиба. Диагональная линия с зазором 5 мм служит для контроля скручивания. PneuBots позволяет бесшовно программировать различные сборки, позволяя художникам, дизайнерам, инженерам и создателям создавать динамичные, изменяющие форму и интерактивные работы, которые могут быть использованы для образования, рассказывания историй и динамического искусства.

В процессе разработки этого проекта был использован смешанный метод, состоящий из интервью и обзоров существующих продуктов. Изначально целевой группой пользователей были студенты-аспиранты, новички в этой области. В ходе разработки этого проекта мы неформально взаимодействовали с 20 аспирантами из области дизайна и инженерии, которые дали обратную связь о поведении и взаимодействии, которые они хотели бы достичь с помощью концепций мягкой робототехники, а также поделились некоторыми препятствиями и проблемами, которые мешали им реализовать свои цели.

Некоторые отзывы пользователей упоминали гладкую поверхность ПВХ-пленки. Поскольку надутые модульные блоки скользкие, гладкая текстура может быть не идеальной для взаимодействия с объектами с поверхностью. Поэтому, чтобы расширить функциональность PneuBots, мы планируем создать слой ткани, такой как структура ауксетики, чтобы создать трение между модулями для более стабильной подвижности. В конечном итоге мы также расширим область нашей работы, чтобы включить больше разнообразия в дизайне модульных блоков, и в настоящее время мы собираем данные, чтобы определить подходящее количество модульных блоков, которые следует включить в наш базовый пакет.

Этот дизайн был удостоен Бронзовой награды A' Design Award в категории "Образование, учебные пособия и обучающий контент" в 2022 году. Бронзовая награда A' Design Award присуждается выдающимся и творчески гениальным дизайнам, подтверждающим опыт и изобретательность. Ценится за включение лучших практик в области искусства, науки, дизайна и технологий, они демонстрируют сильные технические и творческие навыки и способствуют улучшению качества жизни, делая мир лучше.