Робототехніки двох країн виграли спільний грант у конкурсі на найкращі проекти фундаментальних наукових наук.
Вчені створять робототехнічні системи таманіпулятори, що складаються з ланок паралельного типу на основі скручених ниток - twisted string actuators, TSA. Це дозволить в 2-3 рази підвищити корисне навантаження подібних систем і точність управління ними. У приводах на основі TSA нитку з одного боку закріплена на двигуні, а другий її кінець приєднаний до робочого органу або механізму, який переміщує корисне навантаження. В результаті закручування нитки скорочуються і приводять в рух робочий орган.
Даний тип приводів має ряд унікальнихпереваг, які роблять його привабливим при розробці і проектуванні всіляких робототехнічних систем - легка вага, високі розвиваються зусилля, точність, гнучкість при проектуванні і установці.
Ігор Гапонов, керівник Лабораторії мехатроніки, управління і прототипування університету Іннополіс
Більшість роботизованих рук зпослідовною структурою, що використовують традиційні приводи, мають порівняно низькою вантажопідйомністю. Приводи в таких пристроях зазвичай встановлюються в зчленуваннях - суглобах, і тому «плече» робота змушене переміщати на собі інші 5-6 приводів. В результаті маніпулятор вагою, наприклад, 500 кг здатний підняти не більше 50 кг корисного навантаження. Однак вага таких маніпуляторів можна істотно зменшити зі збереженням середньої вантажопідйомності завдяки застосуванню нових приводів і ланок на базі TSA. Однак фахівці з команди розробників планують збільшити цей показник в три рази, щоб робот вагою в 500 кг міг піднімати до 150 кг корисного навантаження.
Інший популярний клас промисловихманіпуляторів, де планується застосовувати TSA - пристрої паралельної типу з великим робочим діапазоном, також звані дельта-роботами. У них висока швидкість, але порівняно низька вантажопідйомність, через що на подібні маніпулятори можна встановлювати багатофункціональні роботизовані тужавіння без серйозного погіршення продуктивності. Однак низька вага TSA дозволяє створювати на їх основі більш гнучкі і легкі роботизовані тужавіння, наприклад, двигун в даному приводі можна встановлювати віддалено від схвата - на підставі робота, і таким чином маса кисті, що закріплюється на робототехнической руці, складе не більше 200-300 г , на відміну від більшості комерційних аналогів, вага яких становить 0,5 кг і більше.
Робота над проектом почалася в березні і триватимедо кінця 2021 року. Спільна команда складається з 13 чоловік. Від Університету Іннополіс проектом керує Ігор Гапонов, від KAIST - професор Джі-Хван Рю. Російський ІТ-вуз відповідає за розробку математичного апарату і синтез структур на основі TSA. До середини другого року вчені планують завершити розробку системи управління подібними пристроями і провести експерименти на синтезованих механізмах. Співробітники KAIST зосередяться на розробці адаптивної системи управління і розроблять систему на основі пасивності. Виготовлення дослідних зразків і експерименти вчені двох країн проведуть спільно.
За 2 роки дослідники планують описатитеоретичні основи моделювання статики та динаміки паралельних механізмів і роботів на основі TSA, розробити методи отримання інформації про зовнішні дії на робота з боку навколишнього середовища без спеціалізованих датчиків сили, класифікувати конструкції подібних роботів і опис їх властивостей з урахуванням застосування TSA, методи автоматизованого синтезу систем з бажаними характеристиками, синтез дослідних зразків роботів з оптимізованої структурою, розробити математичний апарат для автоматичного планировани я і оптимізації траєкторії руху ланок і роботів, а також адаптивні системи управління окремими приводами на скручених нитках і пристроях на їх основі.
За словами співробітників Університету Іннополіс, наоснові розроблених і сконструйованих модулів вийде спроектувати пристрої та системи, яким знайдуть застосування практично у всіх областях сучасної техніки: промислові маніпулятори і верстати, людино-машинні інтерфейси, медична робототехніка, екзоскелети і інше. Окремі модулі на основі TSA можна впроваджувати в мобільних роботів і будь-які інші системи, де необхідні лінійні приводи.