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

183

Dotknięcie szklanej lub innego rodzaju gładkiej tafli zazwyczaj powoduje pojawienie się na niej śladu. Trzeba było aż technologii rodem z NASA, żeby ułatwić producentom używającym tych materiałów zautomatyzowanie ich przenoszenia. Szyba, lustro, ekran czy panel słoneczny – tego rodzaju elementy mogą być teraz w delikatny sposób obsługiwane przez roboty wyposażone w odpowiednie chwytaki.

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. collaborativerobots, 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 Geckofirmy 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 GeckoGripperfirma OnRobot korzysta z licencji na koncepcję pierwotnie opracowaną w NASA Jet PropulsionLaboratory (JPL) we współpracy z Uniwersytetem Stanford, którą doprowadziła do postaci umożliwiającej komercjalizację w zastosowaniach przemysłowych.

Pierwotnie NASA badała możliwości wykorzystania technologiiGecko w kosmosie, m.in. do mocowania ładunków w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). „GeckoGripper” 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 Geckomoże być także użyta do wyłapywania dużych fragmentów kosmicznych śmieci, zmniejszając tym samym ryzyko kolizji na orbicie geostacjonarnej.[1]

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 HannoverMesse.

Autor: Aleksander Marinkovic, General Manager CEE, OnRobot

Film prezentujący chwytak Gecko: https://www.youtube.com/watch?v=hqxL1tfj5I0&feature=youtu.be

Źródło:ONROBOT

[1]https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/2324.html