Model gabungan baru yang terinspirasi oleh bio untuk merancang kerangka luar robotik
Engine

Model gabungan baru yang terinspirasi oleh bio untuk merancang kerangka luar robotik


Dua spesies krustasea (a) Calappa Philargius. (b) Homarus Americanus. Kredit: Liang et al.

Kemajuan baru-baru ini di bidang robotika telah memungkinkan pembuatan lengan dan kerangka luar robotik yang semakin canggih. Eksoskeleton robotik pada dasarnya adalah ‘cangkang’ yang dapat dipakai yang terbuat dari berbagai bagian robotik. Exoskeletons dapat meningkatkan kekuatan, kemampuan, dan stabilitas pengguna, membantu mereka menangani tugas fisik yang berat dengan sedikit usaha atau membantu rehabilitasi mereka setelah kecelakaan.

Sejauh ini, sebagian besar kerangka luar telah dibuat menggunakan model yang didasarkan pada engsel putar sumbu tetap. Meskipun model ini sederhana dan cukup efektif, model ini tidak mencerminkan cara sendi manusia berputar (misalnya, dengan cara polisentris), yang dapat merusak atau membatasi pergerakan orang yang memakainya.

Dalam beberapa tahun terakhir, ahli robot telah menyelidiki potensi model alternatif untuk membuat kerangka luar. Salah satu teknik ini memerlukan penggunaan hubungan n-bar untuk menggabungkan komponen seperti anggota badan. Ketika diterapkan dengan hati-hati, keterkaitan ini dapat secara efektif mereplikasi gerakan manusia tertentu, karena tidak menunjukkan ketidakkonsistenan yang terkait dengan desain engsel berputar sumbu tetap monosentris.

Meskipun sambungan n-bar telah terbukti menjadi alat yang sangat menjanjikan untuk mereplikasi gerakan sendi manusia, penggunaannya yang berlebihan dapat mengakibatkan struktur eksoskeletal yang longgar dan tidak stabil. Kurangnya stabilitas ini membuat exoskeleton yang dihasilkan tidak sesuai untuk merehabilitasi pasien dengan anggota tubuh yang terluka atau lumpuh.

Para peneliti di Universitas Xi’an Jiaotong di Cina baru-baru ini memperkenalkan model gabungan baru yang memungkinkan pengembangan kerangka luar yang lebih stabil dan kuat. Model mereka, disajikan dalam makalah yang diterbitkan di Akses IEEE, Terinspirasi oleh artropoda, kelas hewan invertebrata yang dicirikan oleh rangka luar biologis, tubuh tersegmentasi dan pelengkap bersendi berpasangan. Contoh arthropoda yang dikenal adalah serangga (misalnya belalang, semut, lebah dan capung), arakhnida (misalnya laba-laba dan kalajengking), kelabang (misalnya lipan dan kaki seribu), dan krustasea (misalnya, kepiting, lobster, dan udang).

Model gabungan baru yang terinspirasi oleh bio untuk merancang kerangka luar robotik

Sketsa yang menguraikan model sendi yang terinspirasi dari artropoda yang dibuat oleh para peneliti, dengan engsel permukaan konjugasi dan badan penghubung yang fleksibel. Kredit: Liang et al.

“Cara umum untuk mewujudkan gerakan bionik adalah dengan mekanisme hubungan n-bar di dalam bantalan, tetapi sambungan yang dihasilkan bisa menjadi kompleks,” tulis para peneliti dalam makalah mereka. “Di sini, kami mengusulkan model sambungan berdasarkan anatomi sambungan belalang yang terdiri dari sepasang permukaan konjugasi dan badan sambungan fleksibel.”

Model yang dirancang oleh para peneliti terinspirasi oleh mekanisme yang menopang pergerakan belalang. Sebuah percobaan anatomi sederhana, bagaimanapun, mengungkapkan bahwa itu juga secara efektif mereplikasi cara kepiting dan lobster menggerakkan anggota badan mereka, yang menunjukkan bahwa hal itu mencerminkan struktur fisik kebanyakan arthropoda.

Sebagai bagian dari studi mereka, para peneliti menggunakan model mereka untuk membuat sambungan prototipe untuk kerangka luar. Mereka merancang sambungan ini menggunakan algoritme pengoptimalan yang mereka kembangkan.

Selanjutnya, mereka mengevaluasi sambungan prototipe mereka dalam serangkaian eksperimen untuk memverifikasi kinerja dan karakteristik kinematiknya. Temuan yang dikumpulkan dalam eksperimen ini menegaskan kelayakan model mereka untuk merancang sistem robotik bionik dan karakteristiknya yang menguntungkan.

Di masa depan, model gabungan yang terinspirasi dari artropoda yang dibuat oleh tim peneliti ini dapat digunakan untuk membangun kerangka luar yang lebih efektif atau struktur robotik lainnya untuk berbagai aplikasi, termasuk rehabilitasi atau peningkatan kemampuan manusia. Berbeda dengan strategi desain exoskeleton lainnya, strategi ini memungkinkan manusia untuk bergerak lebih bebas dan alami, sekaligus memastikan bahwa tubuh mereka mendapat dukungan yang memadai.


Penemuan baru merevolusi kerangka luar


Informasi lebih lanjut:
Model sendi arthropoda umum dan aplikasinya dalam pemodelan sendi robotik manusia. Akses IEEE(2021). DOI: 10.1109 / ACCESS.2021.3049469.

© 2021 Science X Network

Kutipan: Model gabungan baru yang terinspirasi oleh biologi untuk merancang kerangka luar robotik (2021, 2 Februari) diambil pada 2 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-bio-inspired-joint-robotic-exoskeletons.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 : Lagu togel