Инженеры из Вашингтонского университета в Сиэтле создали
роботизированный телеуправляемый манипулятор, устройство и механика которого
точно копируют человеческую кисть.
Современные биомиметические антропоморфные протезы
значительно уступают по функциональности реальной человеческой руке, поскольку
содержат множество компромисных технических решений (замену суставов петлями,
тягами, гироскопами и т.д.). В своей работе они решили точно скопировать форму и
механику реальной кисти, пишет портал N+1.
Разработчики начали с того, что отсканировали
лазером скелет кисти и напечатали точные копии костей на 3D-принтере. Так они
получили суставы без фиксированных осей, например, сустав между фалангой
большого пальца и костями пясти, позволяющий приводить, отводить и
противопоставлять палец.
Связки и сухожилия изготовили из высокопрочных струн
из полиэтилена с ультравысокой молекулярной массой. Замену мягких тканей,
принимающих участие в движении кисти (обеспечивающих эластичность) вырезали
лазером из резины. Из нее же изготовили каналы для сухожилий и разгибательные
кожухи — сложные сетчатые многослойные структуры, которые покрывают пальцы,
улучшая гибкость и плавность движений.
В качестве мышц инженеры применили 10 сервомоторов
Dynamixel, соединенных с полиэтиленовыми струнами так же, как мышцы предплечья
с сухожилиями. Для контроля движений к кончикам пальцев прикрепили отражающие
маркеры, координаты которых записывали системой регистрации Vicon Bonita из
семи 240-герцовых инфракрасных камер с VGA-разрешением.
Получившийся манипулятор соединили с системой
датчиков, надевающейся на руку оператора. Благодаря практически точному
механическому сходству с рукой он с высокой точностью копировал движения
человека, как при силовых, так и при тонких манипуляциях.
Исследователи намерены усовершенствовать конструкцию
манипулятора, чтобы сделать его пригодным для телеуправляемых задач, где
необходима тонкость движений, соответствующая человеческой кисти. Также они
планируют связаться со специалистами в области тканевой инженерии, чтобы
использовать манипулятор как механический каркас для выращивания искусственных
конечностей.
The Highly Biomimetic Anthropomorphic Robotic Hand from Joseph Xu on Vimeo.
