Robotycy z dwóch krajów zdobyli wspólny grant w konkursie na najlepsze projekty z zakresu nauk podstawowych
Naukowcy stworzą systemy robotyczne imanipulatory składające się z ogniw typu równoległego opartych na skręconych gwintach - siłowniki ze skręconą struną, TSA. Pozwoli to 2-3 razy zwiększyć ładowność takich systemów i dokładność ich zarządzania. W napędach opartych na TSA gwint jest zamocowany z jednej strony do silnika, a jego drugi koniec jest przymocowany do korpusu roboczego lub mechanizmu, który przesuwa ładunek. W wyniku skręcenia nici są zmniejszane i wprawiane w ruch korpus roboczy.
Ten typ napędu ma wiele unikalnych cechzalety, które sprawiają, że jest atrakcyjny w rozwoju i projektowaniu wszelkiego rodzaju systemów robotycznych, to niewielka waga, wysokie wysiłki, dokładność, elastyczność w projektowaniu i instalacji.
Igor Gaponov, Kierownik Laboratorium Mechatroniki, Kontroli i Prototypowania Uniwersytetu Innopolis
Większość robotycznych ramion zsekwencyjna struktura wykorzystująca tradycyjne napędy, ma stosunkowo niską nośność. Napędy w takich urządzeniach są zwykle instalowane w połączeniach - połączeniach, dlatego też „ramię” robota jest zmuszone do przesunięcia pozostałych 5-6 napędów. W rezultacie manipulator ważący na przykład 500 kg jest w stanie unieść nie więcej niż 50 kg ładunku. Jednak waga takich manipulatorów może zostać znacznie zmniejszona przy jednoczesnym zachowaniu nośności dzięki zastosowaniu nowych napędów i łączy opartych na TSA. Jednak eksperci z zespołu programistów planują trzykrotne zwiększenie tej liczby, aby robot o wadze 500 kg mógł podnieść do 150 kg ładowności.
Kolejna popularna klasa przemysłowamanipulatory, w których planowane jest zastosowanie TSA - urządzeń typu równoległego o dużym zakresie roboczym, zwanych także robotami delta. Mają dużą prędkość, ale stosunkowo niską nośność, dlatego wielofunkcyjnych robotycznych uchwytów nie można zainstalować na takich manipulatorach bez poważnego pogorszenia wydajności. Jednak niska waga TSA pozwala na tworzenie bardziej elastycznych i lżejszych robotycznych uchwytów na ich podstawie, na przykład silnik w tym napędzie można zainstalować zdalnie z chwytaka - na podstawie robota, a zatem masa szczotki zamocowanej na ramieniu robota będzie nie większa niż 200-300 g , w przeciwieństwie do większości komercyjnych analogów, których waga wynosi 0,5 kg lub więcej.
Prace nad projektem rozpoczęły się w marcu i potrwajądo końca 2021 r. Wspólny zespół składa się z 13 osób. Projekt z Uniwersytetu Innopolis jest prowadzony przez Igora Gaponowa i KAISTa, profesora Ji-Hwana Ryu. Rosyjska uczelnia informatyczna jest odpowiedzialna za rozwój aparatu matematycznego i syntezę struktur opartych na TSA. Do połowy drugiego roku naukowcy planują zakończyć rozwój systemu kontroli takich urządzeń i przeprowadzić eksperymenty na zsyntetyzowanych mechanizmach. Pracownicy KAIST skoncentrują się na opracowaniu adaptacyjnego systemu zarządzania i opracują system oparty na pasywności. Naukowcy z obu krajów będą wspólnie wytwarzać prototypy i eksperymenty.
Przez 2 lata naukowcy planują opisaćteoretyczne podstawy modelowania statyki i dynamiki równoległych mechanizmów i robotów opartych na TSA, opracowują metody uzyskiwania informacji o wpływach zewnętrznych na robota ze środowiska bez wyspecjalizowanych czujników siły, klasyfikują projekty takich robotów i opisują ich właściwości z uwzględnieniem zastosowania TSA, metody automatycznej syntezy układów z pożądane cechy, synteza prototypów robotów o zoptymalizowanej strukturze, opracowanie aparatu matematycznego do automatycznego planowania I i optymalizacja trajektorii linków i robotów, a także adaptacyjne systemy sterowania dla poszczególnych napędów na skręconych gwintach i oparte na nich urządzenia.
Według pracowników Innopolis University, naW oparciu o opracowane i skonstruowane moduły możliwe będzie zaprojektowanie urządzeń i systemów, które będą stosowane w prawie wszystkich obszarach nowoczesnej technologii: manipulatorów przemysłowych i obrabiarek, interfejsów człowiek-maszyna, robotyki medycznej, egzoszkieletów i innych. Oddzielne moduły oparte na TSA można zaimplementować w robotach mobilnych i innych systemach, w których potrzebne są napędy liniowe.