Gecko-adhesive gripper untuk robot terbang bebas Astrobee
Robot

Gecko-adhesive gripper untuk robot terbang bebas Astrobee


Tiga peneliti yang terlibat dalam penelitian ini (Dari kiri: Abhishek Cauligi, Toni G. Chen dan Srinivasan A. Suresh). Kredit: Universitas Stanford.

Robot yang dapat terbang secara mandiri di luar angkasa, juga dikenal sebagai robot yang terbang bebas, dapat segera membantu manusia dalam berbagai pengaturan. Namun, sebagian besar robot yang terbang bebas memiliki keterbatasan dalam kemampuannya untuk menangkap dan memanipulasi objek di sekitarnya, yang mungkin mencegahnya diterapkan dalam skala besar.

Dua laboratorium di Stanford University, yaitu Biomimetics & Dexterous Manipulation Lab (BDML) dan Autonomous Systems Lab (ASL), telah mencoba mengembangkan teknologi yang terinspirasi dari tokek yang dapat meningkatkan kemampuan manipulasi robot yang terbang bebas. Grup BDML di Stanford memiliki keahlian dalam pembuatan dan penggunaan perekat yang terinspirasi dari tokek untuk aplikasi robotika, sementara tim ASL berfokus pada pengembangan algoritme yang melengkapi selebaran gratis dengan kemampuan otonom.

Gripper baru yang dibuat oleh dua lab ini, akan dipresentasikan pada konferensi i-SAIRAS dan diperkenalkan dalam makalah yang diterbitkan sebelumnya di arXiv, diaplikasikan pada Astrobee, sistem robotik terbang bebas yang dikembangkan di NASA. Proyek ini didanai oleh hibah NASA Early Stage Innovations, yang dirancang untuk mendukung tim yang mengembangkan teknologi yang terinspirasi dari tokek yang dapat diterapkan pada robot yang terbang bebas di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS).

“Bekerja sama, kedua laboratorium kami tertarik untuk melengkapi selebaran gratis di luar angkasa dengan perekat tokek, untuk memungkinkan mereka menyelesaikan serangkaian tugas yang kaya,” Abhishek Cauligi dan Tony Chen, peneliti utama proyek tersebut, mengatakan kepada TechXplore. “Misalnya, tujuan yang luar biasa suatu hari nanti adalah seorang astronot meminta Astrobee untuk mengambil alat dari modul lain di ISS. Robot Astrobee kemudian harus menafsirkan perintah ini, membuat keputusan tingkat tinggi di mana ia harus pergi untuk menemukan alat ini, menghitung lintasan bagaimana ia harus sampai di sana dan begitu alat itu tiba, ambil alat itu. “

Gecko-adhesive gripper untuk robot terbang bebas Astrobee

Setup eksperimental digunakan untuk mengevaluasi gripper tokek yang terintegrasi pada unit Astrobee, di NASA Ames Research. Pusat. Kredit: Universitas Stanford.

Sementara penggunaan robot Astrobee untuk pengambilan objek di ISS adalah kemungkinan yang sangat kecil saat ini, Cauligi, Chen, dan rekan mereka mulai merancang dan mendemonstrasikan potensi komponen kunci yang dapat memungkinkan penggunaan ini. Tujuan dari pekerjaan mereka baru-baru ini adalah untuk melengkapi robot yang terbang bebas, seperti Astrobee, dengan gripper berperekat tokek, memungkinkan mereka untuk menghitung lintasan yang diinginkan dan menempel pada dinding interior ISS.

Para peneliti berkolaborasi erat dengan para ilmuwan di NASA untuk merancang gripper yang dapat diintegrasikan ke versi Astrobee saat ini dan yang akan aman untuk diluncurkan ke ISS. Kebanyakan penjepit robotik yang ada didasarkan pada mekanisme “seperti cakar”, yang memungkinkan mereka untuk menggenggam atau mencubit benda-benda untuk menggenggamnya dengan aman.

Mekanisme ini bisa sangat membatasi robot yang terbang bebas yang dimaksudkan untuk beroperasi di luar angkasa, karena robot ini mungkin perlu menangkap objek dengan berbagai bentuk dan ukuran dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Penggemar yang terinspirasi oleh bagaimana kaki tokek menempel pada permukaan bisa jauh lebih efektif, karena mereka juga memungkinkan robot untuk menangkap objek dengan geometri yang tidak biasa dan tidak menguntungkan.

“Setiap tokek kaki terdiri dari ratusan struktur mikroskopis yang disebut setae; struktur ini runtuh saat gaya diterapkan padanya dan meluas di area permukaan,” kata Cauligi. “Sementara gaya ini ditahan, gaya adhesi yang dikenal sebagai gaya van der Waals menyebabkan adhesi antara struktur dan permukaan tempat mereka menempel. Untuk menghilangkan daya rekat ini, gaya yang diterapkan pada struktur harus dilepaskan.”

Proses fisik yang memungkinkan tokek menempel pada permukaan tidak bergantung pada lem atau zat lengket lainnya. Selain itu, proses ini juga bekerja dalam ruang hampa dan dalam ruang, menggeneralisasi dengan baik di berbagai jenis permukaan halus.

Sifat-sifat yang diinginkan ini telah menjadikan perekat yang diilhami tokek untuk aplikasi luar angkasa menjadi fokus dari semakin banyak studi penelitian. Di masa lalu, misalnya, laboratorium BDML dan ASL mengeksplorasi potensi penggunaan gripper yang terinspirasi dari tokek untuk mengatasi masalah puing-puing ruang angkasa, memungkinkan robot untuk mengambil dan membuang potongan pesawat ruang angkasa, satelit, atau sampah lain yang berfluktuasi di luar angkasa.

“BDML telah mempelajari penggunaan perekat yang diilhami oleh tokek untuk serangkaian aplikasi yang luas dalam robotika, baik itu dengan drone atau robot tunda,” kata Cauligi. “Selama beberapa tahun terakhir, BDML dan ASL telah bekerja sama untuk secara khusus mempelajari aplikasi mereka untuk digunakan dengan robot yang terbang bebas seperti Astrobee dan telah mempublikasikan secara ekstensif tentang topik ini.”

Dalam makalah baru-baru ini, Cauligi, Chen, dan rekannya menguraikan desain gripper yang terinspirasi dari tokek, serta detail bagaimana hal itu dapat diintegrasikan pada robot Astrobee. Bekerja dengan para peneliti di NASA Ames, mereka baru-baru ini menyelesaikan langkah terakhir yang diperlukan untuk mulai menerapkan gripper berperekat tokek pada robot Astrobee yang beroperasi di ISS.

Pada Juli 2019, dua gripper mereka dikirim ke ISS dengan menggunakan roket SpaceX Falcon 9, bersama dengan set robot Astrobee pertama. Gripper akan diuji dalam serangkaian eksperimen di orbit yang dijadwalkan berlangsung di ISS pada awal 2021.

“Sebagai peneliti mahasiswa, ini adalah kesempatan unik untuk mengerjakan proyek ini seumur hidup, dimulai dari ide penelitian baru dan mengarah ke prototipe yang mengorbit Bumi saat ini,” kata Cauligi. “Tentu saja, pekerjaan ini tidak akan mungkin terjadi tanpa dukungan kolaborator kami di Intelligent Robotics Group di NASA Ames. Sepanjang jalan, kami telah belajar banyak dari mereka, mengunjungi beberapa pusat penelitian NASA untuk mengesahkan gripper kami, dan bahkan menonton peluncuran SpaceX secara langsung. “

Eksperimen yang akan dilakukan di ISS selama beberapa bulan ke depan akan membantu memastikan keefektifan robot penjepit yang dikembangkan oleh Cauligi, Chen dan rekan mereka. Selain itu, tim berharap tes ini akan mengungkap kekuatan dan keterbatasan utama dari teknologi yang mereka kembangkan, yang memungkinkan mereka untuk lebih meningkatkan kinerjanya di masa depan.

“Selain menyelidiki potensi teknologi perekat tokek itu sendiri, kami sekarang berencana untuk menjalankan eksperimen yang mengeksplorasi aspek lintasan generasi dari masalah tentang bagaimana Astrobee berpindah dari titik A ke titik B, menggunakan alat baru dari bidang pengoptimalan dan pembelajaran mesin, “kata Cauligi. “Lebih jauh lagi, kami ingin melihat masalah ‘pie-in-the-sky’ yang kami jelaskan sebelumnya, di mana kami melengkapi Astrobee dengan semua alat yang diperlukan untuk bekerja bersama dan membantu astronot melakukan aktivitas di ISS . ”


Robot pertama Astrobee menyelesaikan pemeriksaan perangkat keras awal di luar angkasa


Informasi lebih lanjut:
Desain dan pengembangan gripper berperekat tokek untuk robot terbang bebas Astrobee. Int. Symp. tentang Kecerdasan Buatan, Robotika, dan Otomasi di Luar Angkasa (2020).

arxiv.org/abs/2009.09151

© 2020 Science X Network

Kutipan: Gripper berperekat tokek untuk robot terbang bebas Astrobee (2020, 20 Oktober) diambil pada 28 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-10-gecko-adhesif-gripper-astrobee-free-flying- robot.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Singapore Prize