Бионические компоненты  --  Бионика и робототехника 

За годы эволюции природа создала немало интересных решений, которые инженеры теперь стараются воспроизвести на новой элементной базе для использования в конструкциях роботов.

 

Бионическая нервная система

2016.05.25 Бионическая нервная система разрабатывается в Ганноверском университете им.Лейбница, Германия. Это алгоритм, основанный на использовании, например, сенсоров прикосновений, который позволит промышленному манипулятору кооперативного типа быстро реагировать на угрозу столкновения и возможного повреждения мехнизма. Схожим образом боль, которую мы иногда испытываем при нежелательных столкновениях, заставляет нас вести себя осторожнее - мы стараемся избегать столкновений или соприкосновений с опасными предметами, например, с огнем. Если роботы научатся "прогнозировать боль" и избегать опасных ситуаций, это позволит создавать эффективные и при этом безопасные тандемы человек-робот, например, на предприятии. Кстати, первые системы предупреждения столкновений промышленного робота и человека разработали еще в 2011 году. 

 

Бионическое зрение

2016.07.07 Швейцарцы использовали в системе технического зрения робота "кремниевую сетчатку". "Кремниевая сетчатка", разработанная в Цюрихском университете Швейцарии, имитирует устройство глаза лягушки. Обычные системы технического зрения опираются на работу цифровой камеры, делающей покадровые снимки. Для покадровой обработки видеопотока требуется сравнительно мощный процессор. В системе с "кремниевой сетчаткой" идет непрерываня обработка информации в реальном времени, анализируются прежде всего "пиксели", которые изменили состояние - это сокращает необходимый объем вычислений. Обработкой данных с фоторецепторов занимается нейронная сеть. После периода обучения, как ожидается, робот с новой системой зрения, сможет легко выявлять знакомые ему объекты на фоне сложной окружающей среды. 

2016.05.31 Роботы с человеческим зрением: долго еще? В Университете Глазго, Шотландия, ученые совершили открытие, способное расширить представления о мозговой активности, объяснить принципы работы нейронных сетей мозга и те изменения, которые происходят в нем в процессе старения и в связи с некоторыми заболеваниями. 

2015.09.01 Микродроны оснастят фасеточными глазами. Интересная разработка - набор фоторецепторов на гибкой ленте позволяет обеспечить дрону или роботу зрение, как у насекомых.

 

Бионическая имитация вибрисс

2016.05. В Объединенном Королевстве представили систему ориентации на базе бионических вибрисс. Система машинного зрения дополняет датчик, основанный на использовании бионических вибрисс  и помогает преодолевать трудности, связанные с недостаточной точностью информации, поступающей с “тактильной” системы. Система учится на своих ошибках, совершенствуя алгоритм бесконтактного распознавания. Разработка специалистов Бристольского университета, Университета Западной Англии и Университета Шеффилда. 

2015.08.06 Ученые из Иллинойского университета создали прототип нового сенсорного устройства для роботов по-принципу механочувствительных рецепторов млекопитающих. Сенсор состоит из усов-вибрисс диаметром 3 мм из нитинола. Микроколебания вибрисс потоком воздуха позволяют построить двумерное изображение, позволяющее определить положение объектов. Сенсоры теоретически можно будет использовать для увеличения арсенала сенсоров различных роботов. 2015.08.06 Ученые "отрастили" роботам чувствительные усы. 

 

Бионические кисти рук

2024.01.04 Igus представил манипулятор бионического типа для кобота ReBeL. Роботы все чаще проникают в малые и средние компании, особенно в форм-факторе коллаборативных роботов. Коботы сортируют, собирают и перемещают предметы, с использованием камер и механических или вакуумных систем захвата. Одним из таких роботов является igus ReBeL разрабатываемый германской фирмой igus. Новая разработка компании - бионический захват, похожий на ладонь с пальцами, полностью изготовлен из пластика, что делает его экономичным и простым в эксплуатации. Учитывая, что множество производственных процессов оптимизировано под параметры и особенности человеческого тела, использование манипуляторов с пальцевыми захватами расширяет возможности кобота.  Захват выполнен из пластика, устойчивого и не нуждающегося в смазке. 

2016.05.31 Робо-рука учится на основе проб и ошибок. Adroit, Вашингтонский университет, США. Ловкая пятипалая роборука, похожая на биопротез, способна манипулировать самыми разными предметами. Алгоритм учитывает выявленные ошибки и избегает их в дальнейшем. Метод проб и ошибок ученые сопрягли с принципами машинного обучения.

2016.02.29 Одна из самых продвинутых роборук может получить человеческие сухожилия. 

2016.01 Бионическая роборука, разработанная Чжэ Сюй из Йельского университета и Эмануэль Тодоров из Вашингтонского университета,  ловкостью может соперничать с человеческой. Составляющие руку компоненты - это 3D-модели костей кисти человека, напечатанные на 3D-принтере. Роборука способна удерживать даже самые необычные объекты, например, компакт-диски или рулон клейкой ленты.

 

Бионические мышцы

Искусственные мышцы, основанные на пневматическом или гидравлическом воздействии, на основе силиконовой резины с пузырьками этанола и т.п.; мышцы, заимствованные у живых существ. 

 

Бионические щупальца

2022.10.28 В США придумали оригинальный захват для роботов. В его основе - полые трубки, действующие наподобие щупалец. Несимметричная конструкция 12 полых трубок из эластомера позволяет им закручиваться при подаче воздуха, что дает возможность захватывать предметы различной формы. То есть захват можно отнести к группе универсальных. Больше информации: nplus1.ru  | youtube

2017.03.30 Бионическое щупальце от Festo готово к аккуратной работе. 

Как и настоящий осьминог, OctopusGripper использует для манипуляций с предметами присоски. Разрежение в них создается с помощью откачки воздуха. Подробнее

2015.08.08 Разработано бионическое щупальце для автоматического подключения к автомобилям Tesla зарядного кабеля. 2015.08.07 Tesla's creepy robot snake may be the future of charging electric cars. Есть видео. 

2015.06.14 Мягкое щупальце разработали для микророботов 

 

Микророботы и бионика

2016.07.08 В Японии, исследователи из Университета Хоккайдо создали кристаллический наноагрегат, который автономно движется под влиянием синего спектра света. Управлять таким "микроботом" можно за счет использования внешнего освещения (например, мигающего светодиода). Кристаллы выращены из азобензола и олеиновой кислоты. Свет подходящей частоты изменяет форму стереоизомеров, что позволяет им перемещаться. Разработчики уверены, что разработку можно будет использовать при проектировании различных микророботов, например, медицинских. Видео. / popmech.ru  

2015.06.14 Мягкое пластиковое щупальце разработали для микророботов 

2015.05.07 Искуственную мышцу изготовили из кожицы лука с золотым напылением 

 

Бионический подход к охлаждению робота

2016.10.12 В Японии применили в конструкции антропоморфного робота Kengoro скелет, созданный из порошкового алюминия, который кроме силовой поддержки элементов конструкции, обеспечивает транспортировку охлаждающей жидкости, в качестве которой используется деионизированная вода. Испарение этой воды через микропоры рядом с электродвигателями позволяет поддерживать рабочий диапазон температур. Запас воды требуется пополнять. Такой подход позволил уменьшить массу антропоморфного робота с ростом 1.7 м до 56 кг. 

 

Бионический подход к использованию сил Ван-дер-Ваальса

2017.05.18 Новый захват на бионических принципах поможет роботам лазить по стенам. Перспективная разработка, пока что только экспериментальная. Используется "принцип геккона" (силы Ван-дер-Ваальса). 

+ +