టెలిస్కోప్ లాగా జారే EPFL యొక్క దారం-సన్నని FiberMotor, సాఫ్ట్ రోబోట్లకు శక్తినిస్తుంది

యంత్రాల కంటే దారంలా కనిపించే మోటారు

స్విట్జర్లాండ్‌లోని EPFLలోని ఇంజనీర్లు దారంలా కనిపించే సౌకర్యవంతమైన మోటారును నిర్మించారు, ఈ రూపం "మోటారు" అనే పదం సాధారణంగా గుర్తుకు తెచ్చే దాదాపు ప్రతిదానికీ విరుద్ధంగా ఉంటుంది. బృందం FiberMotor అని పిలిచే ఈ పరికరం గట్టిగా కాకుండా సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది, మరియు ఇది టెలిస్కోప్ యొక్క జారే భాగాలను పోలిన విధంగా విస్తరిస్తుంది. ఈ డిజైన్ వెనుక ఉన్న ఉద్దేశ్యం సాఫ్ట్ రోబోట్లు మరియు ధరించగల పరికరాలకు శక్తినివ్వడం, ఈ రెండు రకాల సాంకేతికతలు చాలా కాలంగా వాటి కేంద్రంలో ఉన్న గట్టి, పెట్టెలాంటి డ్రైవ్‌ల వల్ల వెనుకబడి ఉన్నాయి.

ఈ ప్రతిపాదన చెప్పడానికి సులభం కానీ ఇంజనీరింగ్ చేయడానికి కష్టం: నిర్మించే యంత్రం సాఫ్ట్ అయితే, దాన్ని కదిలించే వస్తువు అసెంబ్లీలో అత్యంత గట్టి వస్తువు కాకూడదు. FiberMotor సాంప్రదాయ హార్డ్‌వేర్ చుట్టూ సౌకర్యాన్ని తర్వాత ఆలోచనగా పరిగణించకుండా, యాక్చుయేటర్‌తోనే ప్రారంభించడం ద్వారా ఆ అంతరాన్ని పూరించడానికి ఒక ప్రయత్నం.

సాఫ్ట్ రోబోట్లు గట్టి మోటార్లను ఎందుకు ఎదుర్కొంటూనే ఉంటాయి

సాఫ్ట్ రోబోటిక్స్ సంవత్సరాలుగా వంగే, సాగే, సున్నితమైన వస్తువులను పట్టుకునే మరియు పగలకుండా ప్రభావాలను గ్రహించే శరీరాలను అభివృద్ధి చేస్తోంది. ఈ రంగంలో పదార్థాల వైపు వేగంగా కదిలింది, ఎలాస్టోమర్లు, బట్టలు మరియు లోహ కీళ్లు చేయలేని విధంగా తిరగగల మరియు వంగగల అనుకూల నిర్మాణాలతో. సమస్య యాక్చుయేషన్ క్షణంలో వస్తుంది. మోటార్లు, గేర్‌బాక్స్‌లు మరియు వాటిని కలిపే ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్లు సాధారణంగా గట్టిగా ఉంటాయి, మరియు వాటిని వంగే శరీరంపై బిగించడం యాంత్రిక అసమతుల్యతను సృష్టిస్తుంది.

ఆ అసమతుల్యత అనేక ఆచరణాత్మక మార్గాల్లో కనిపిస్తుంది:

• గట్టి భాగాలు సాఫ్ట్ అని చెప్పుకునే వ్యవస్థలో అత్యంత బరువైన మరియు పెళుసైన భాగంగా మారతాయి, మొత్తం యంత్రం నిజంగా ఎంత అనుకూలంగా ఉండగలదో పరిమితం చేస్తాయి.
• మోటారు ఉన్న కీళ్ల వద్ద బరువు కేంద్రీకృతమవుతుంది, ఇది డిజైనర్ నిర్మించగల ఆకారాలను మరియు పరికరం సురక్షితంగా చేయగల కదలికలను పరిమితం చేస్తుంది.
• గట్టి హార్డ్‌వేర్ మరియు సాఫ్ట్ పదార్థం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లు అరిగిపోయే ప్రదేశాలుగా మారతాయి, పరికరం అలసట లేదా విఫలమయ్యే అవకాశం ఎక్కువగా ఉన్న ప్రదేశాలు.
• పరిమాణం సాఫ్ట్ రోబోట్ జీవసంబంధమైన అవయవాన్ని ఎంత దగ్గరగా అనుకరించగలదో పరిమితం చేస్తుంది, సాధారణంగా ఒకే దట్టమైన డ్రైవ్ కాకుండా పంపిణీ చేయబడిన కండరం ఉంటుంది.

తనే సౌకర్యవంతంగా మరియు దారంలా ఉండే మోటారు ఆ అసమతుల్యతను మూలం వద్దే పరిష్కరిస్తుంది. గట్టి బ్లాక్ చుట్టూ డిజైన్ చేయడానికి బదులుగా, ఇంజనీర్లు ఒక టెండన్ లేదా కేబుల్ లాగా వంగగల, మార్గనిర్దేశం చేయగల మరియు వంగే నిర్మాణంలో అనుసంధానించగల యాక్చుయేటర్‌తో పని చేస్తారు.

టెలిస్కోప్ ప్రవర్తన, సరళంగా వివరించబడింది

పరిశోధకులు ఉపయోగించే పోలిక టెలిస్కోప్, మరియు ఈ ఉపమానం పరికరం పొడవును ఎలా మారుస్తుంది అనే దాని గురించి. టెలిస్కోప్ ఒకదానికొకటి జారే విభాగాలను జారడం ద్వారా విస్తరిస్తుంది, ఆ పూర్తి పొడవు యొక్క ఒకే గట్టి శరీరాన్ని పొందకుండా చేరువను పొందుతుంది. FiberMotor పోల్చదగిన పద్ధతిలో జారుతుందని వివరించబడింది, ఇది సాంప్రదాయ షాఫ్ట్ లేదా రోటర్‌పై ఆధారపడకుండా కాంపాక్ట్, సౌకర్యవంతమైన రూపం నుండి బయటకు టెలిస్కోప్ చేయగల యంత్రాంగాన్ని సూచిస్తుంది.

ఇది మోషన్ డిజైన్‌కు ముఖ్యం. టెలిస్కోపింగ్ పొడిగింపు సాఫ్ట్ వ్యవస్థకు యాక్చుయేటర్ స్వయంగా వంగేలా ఉండగానే ఒక అక్షం వెంట చేరుకోవడానికి, నెట్టడానికి లేదా పొడిగించడానికి ఒక మార్గాన్ని ఇస్తుంది. ఇరుకైన ప్రదేశాల్లోకి విస్తరించాల్సిన రోబోట్లకు, లేదా కదిలే శరీరం యొక్క ఆకృతులను అనుసరించాల్సిన ధరించగల పరికరాలకు, గట్టి వెన్నెముకను విధించకుండా డిమాండ్‌పై పొడవును మార్చే యాక్చుయేటర్ గట్టి లీడ్ స్క్రూతో జతచేసిన మోటారు కంటే అర్థవంతంగా భిన్నమైన నిర్మాణ బ్లాక్.

ధరించగల పరికరాలు ఈ పందెంలో రెండవ సగం

ధరించగల సాంకేతికతకు సమాంతర సమస్య ఉంది. శరీరంపై ధరించే పరికరాలు సౌకర్యం, బరువు మరియు సహజ కదలికలో ఎంత తక్కువ జోక్యం చేసుకుంటాయి అనే దానిపై అంచనా వేయబడతాయి, అయితే శక్తితో సహాయపడే ధరించగల పరికరాలు సాంప్రదాయకంగా గట్టి ఫ్రేమ్‌లు మరియు తుంటి, మోకాలి లేదా వెన్నుపై స్పష్టంగా కూర్చున్న మోటార్లతో నిర్మించబడ్డాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, దుస్తులకు సన్నిహితంగా ఉండే రోబోటిక్స్‌కు ఒత్తిడి బిందువు లేదా గట్టి అంచును సృష్టించకుండా బట్టలో అల్లగల లేదా అవయవం వెంట ఉంచగల డ్రైవ్‌లు అవసరం.

దారంలా ఉండే మోటారు సంభావితంగా ఆ వివరణకు సరిపోతుంది. టెక్స్‌టైల్ తయారీ ఇప్పటికే సౌకర్యవంతమైన, పొడవైన పదార్థాలను పెద్ద ఎత్తున నిర్వహిస్తుంది, కాబట్టి ఫైబర్ ఆకారంలో ఉన్న యాక్చుయేటర్ కనీసం వస్త్రాలు తయారు చేసే విధానంతో సరిపోతుంది. సాఫ్ట్ రోబోట్‌లో FiberMotor ఉపయోగకరంగా ఉండే అదే లక్షణాలు — సౌకర్యం, సన్నని ప్రొఫైల్, దాని స్వంత పొడవు వెంట విస్తరించగల సామర్థ్యం — ధరించగల డ్రైవ్‌కు అవసరమైన లక్షణాలు.

ఇంకా ఏమి నిర్ధారించబడలేదు

ప్రారంభ దశ పరికర ప్రకటన ఇంజనీరింగ్ ప్రశ్నలను తెరిచి ఉంచుతుంది. EPFL యొక్క FiberMotor దారంలా కనిపించే సౌకర్యవంతమైన మోటారుగా మరియు సాఫ్ట్ రోబోటిక్స్ మరియు ధరించగల పరికరాల కోసం టెలిస్కోపిక్‌గా విస్తరించేదిగా ప్రదర్శించబడింది, కానీ హెడ్‌లైన్ వివరణ అలాంటి మోటారు ఎంత శక్తిని ఉత్పత్తి చేయగలదు, అది శక్తిని కదలికగా ఎంత సమర్థవంతంగా మారుస్తుంది, సౌకర్యవంతమైన అంశాలు క్షీణించే ముందు ఎన్ని చక్రాలను తట్టుకోగలదు, లేదా నిజమైన వ్యవస్థలో అది ఎలా శక్తిని పొందుతుంది మరియు నియంత్రించబడుతుంది అనేది పరిష్కరించదు.

ఆ సంఖ్యలు ఒక తెలివైన యాక్చుయేటర్ ఆచరణాత్మక భాగంగా మారుతుందో లేదో నిర్ణయిస్తాయి. సాఫ్ట్ యాక్చుయేటర్లు తరచుగా అనుకూలత కోసం శక్తి సాంద్రత మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని వదులుకుంటాయి, మరియు FiberMotor కోసం ఆసక్తికరమైన ప్రశ్న ఏమిటంటే అది ఆ రాజీలో ఎక్కడ నిలుస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక కీలుకు సహాయపడే ధరించగల పరికరానికి పట్టుకోవడానికి తగినంత శక్తి అవసరం, అయితే పెళుసైన వస్తువులను నిర్వహించే సాఫ్ట్ రోబోట్‌కు సూక్ష్మ నియంత్రణ అవసరం. టెలిస్కోపింగ్ దారంలా ఉండే మోటారు ఉపయోగకరమైన స్థాయిలలో వాటిలో దేనినైనా అందించగలదా అనేది తదుపరి చూడవలసిన విషయం.

యాక్చుయేటర్ పరిశోధనలో సుపరిచితమైన నమూనా

FiberMotor తాను నడిపే నిర్మాణాల సౌకర్యానికి యాక్చుయేషన్‌ను సరిపోల్చడానికి విస్తృత ప్రయత్నంలో ఉంది. యూరప్, ఆసియా మరియు ఉత్తర అమెరికా అంతటా పరిశోధనా బృందాలు కృత్రిమ కండరాలు, కేబుల్-నడిచే టెండన్లు, న్యూమాటిక్ చాంబర్లు మరియు ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ యాక్చుయేటర్లతో ప్రయోగాలు చేశాయి, అన్నీ వేర్వేరు కోణాల నుండి ఒకే లక్ష్యాన్ని అనుసరిస్తున్నాయి: అనుకూలమైన హార్డ్‌వేర్‌తో అనుకూలమైన యంత్రాలను కదిలించడం. EPFL యొక్క సహకారం ఆ మెనూకు ఫైబర్ ఆకారంలో ఉన్న, టెలిస్కోపింగ్ ఎంపికను జోడిస్తుంది.

కొత్త యాక్చుయేటర్ వర్గం యొక్క విలువ అది ఇప్పటికే ఉన్న మోటార్లను పూర్తిగా భర్తీ చేస్తుంది అనేది అరుదుగా. అది డిజైన్ స్థలాన్ని తెరుస్తుంది. ఒక మోటారు దారం అంత సన్నగా మరియు సౌకర్యవంతంగా ఉండగలిగితే, రోబోట్ అవయవాలు, ఎక్సోసూట్లు మరియు ధరించగల సహాయాలు ఇకపై కీలు వద్ద గట్టి డ్రైవ్ చుట్టూ నిర్వహించబడవలసిన అవసరం లేదు. అవి పంపిణీ చేయబడిన, టెక్స్‌టైల్-అనుకూల యాక్చుయేషన్ చుట్టూ నిర్వహించబడతాయి — జీవసంబంధమైన కండరం ఏర్పాటు చేయబడిన విధానానికి దగ్గరగా.

ప్రస్తుతానికి, FiberMotor నిరూపితమైన ఉత్పత్తి కాకుండా ఆశాజనకమైన ఆకారం. దారం జారుతుంది, టెలిస్కోప్ విస్తరిస్తుంది, మరియు పేర్కొన్న అనువర్తనాలు సాఫ్ట్ రోబోట్లు మరియు ధరించగల పరికరాలు. ముందున్న పని ఆకర్షణీయం కాని భాగం: మన్నిక, అవుట్‌పుట్ మరియు నియంత్రణను కొలవడం, ఆపై పరికరం నిజమైన యంత్రం లోపల నమ్మదగిన విధంగా ప్రవర్తిస్తున్నట్లు చూపడం.

ఈ వ్యాసం Interesting Engineering యొక్క రిపోర్టింగ్ ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.