Inspiracja łapami gekona i koncepcja NASA ułatwiają automatyzację przenoszenia płaskich, gładkich elementów

Baza robotów przemysłowych zainstalowanych na całym świecie do końca 2017 roku wynosiła blisko 2,1 mln (dane Międzynarodowej Federacji Robotyki, International Federation of Robotics, IFR), a do końca 2020 przewiduje się, że liczba ta przekroczy 3,2 mln. Dzięki nowym technologiom roboty mogą automatyzować znacznie więcej zadań, mogą też pracować w bezpośredniej bliskości człowieka - takie roboty, wyposażone w odpowiednie funkcje bezpieczeństwa oraz ograniczenia mocy i siły, nazywane są robotami współpracującymi (ang. collaborative robots, cobots). System robotyczny składa się z robota – tzw. manipulatora i różnego rodzaju narzędzi, montowanych na końcu ramienia robota.

Mogą to być na przykład chwytaki, które pełnią rolę dłoni robota. To one umożliwiają manipulowanie elementami i wykonywanie zadań, np. podnieś i upuść (pick & place). Bardzo innowacyjne podejście do chwytania prezentuje chwytak Gecko firmy OnRobot, zainspirowany naturą. Wykorzystuje on do chwytania takie samo rozwiązanie, jak łapy jaszczurki gekon: miliony cieniutkich włókien, wywierając siłę van der Waalsa, przyczepiają się do powierzchni przenoszonego przedmiotu. Czym są siły van der Waalsa? Wynikają one z wzajemnego oddziaływania elektronów i jąder w cząsteczkach. W wyniku ruchu elektronów walencyjnych – znajdujących się w ostatniej zewnętrznej powłoce – gęstość ładunku ujemnego atomów ulega szybkim zmianom powodując podobne zachowanie się elektronów sąsiednich atomów. W wyniku tego powstają szybkozmienne układy dwóch ładunków przyciągających się (dipole). Właśnie to przyciąganie pozwala „przyklejać” przedmioty do chwytaka Gecko. W rozwiązaniu Gecko Gripper firma OnRobot korzysta z licencji na koncepcję pierwotnie opracowaną w NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) we współpracy z Uniwersytetem Stanford, którą doprowadziła do postaci umożliwiającej komercjalizację w zastosowaniach przemysłowych.

Pierwotnie NASA badała możliwości wykorzystania technologii Gecko w kosmosie, m.in. do mocowania ładunków w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). „Gecko Gripper” pozwala poruszać się po zewnętrznej stronie ISS i sprawdzać, czy nie ma uszkodzeń spowodowanych przez mikrometeoroidy i orbitalne śmieci. Chwytaki mogą również serwisować satelity przedłużając żywotność istniejących zasobów kosmicznych i obniżając koszty ich działania. Technologia Gecko może być także użyta do wyłapywania dużych fragmentów kosmicznych śmieci, zmniejszając tym samym ryzyko kolizji na orbicie geostacjonarnej.

Jakie umiejętności na Ziemi zyskują roboty dzięki tej „kosmicznej” technologii? Do przenoszenia dużych płaskich przedmiotów nie trzeba już stosować chwytaków podciśnieniowych oraz wymaganych do nich układów pneumatycznych. Chwytak Gecko bez problemów przenosi, nie zostawiając śladu, nie tylko gładkie elementy, takie jak szyby, panele słoneczne czy ekrany, ale radzi sobie także z porowatymi przedmiotami jak płytki obwodów drukowanych. Nie potrzebuje do tego kosztownego skompresowanego powietrza lub zewnętrznego źródła energii. Otwiera to nowe, ekonomiczne zastosowania robotyki w przemyśle, z wykorzystaniem elementów, które wcześniej wymagały zręczności i delikatności ludzkiej ręki.

Możliwości chwytania są ściśle powiązane z zabrudzeniem mikrostruktur wykorzystywanych w chwytaku. Aby zmaksymalizować siłę adhezji, OnRobot opracował specjalny mechanizm samoczyszczący. Jest wbudowany pod cztery wkładki chwytające i zapewnia długą żywotność włókien.

Wysoki poziom innowacyjności tego rozwiązania został zauważony przez organizacje IEEE Robotics and Automation Society (IEEE/RAS) oraz IFR, które przyznają prestiżową nagrodę IERA – za innowacyjność i przedsiębiorczość w robotyce. W ubiegłym roku wyróżnienie zdobył chwytak Gecko. W ubiegłym tygodniu chwytak Gecko zdobył kolejne dwie ważne nagrody: the Edison Awards oraz the Robotics Awards, przyznawaną podczas targów Hannover Messe.

www.onrobot.com

źródło: OnRobot