Jeszcze lepsze kolano [Eureka! DGP]

Pierwsze roboty

Ponad dekadę temu pojawiły się pierwsze materiały wideo pokazujące podobne do wielkich psów roboty amerykańskiej firmy Boston Dynamics. Tym, co najbardziej zdumiewające, była zdolność tych maszyn do zachowania odpowiedniej postawy. Obładowane sprzętem wojskowym Big Dogi były kopane oraz popychane, lecz po chwili chwiejnego tańca na śliskiej nawierzchni z powrotem pewnie stawały na czterech łapach. Jednak podczas prezentacji widać było, jak dużym obciążeniom poddawane są ich stawy kolanowe. Co wrażliwsi mogli nawet pomyśleć, że zaraz się wyłamią i Big Dogi dalej już nigdzie nie pobiegną.

Od tego czasu roboty przeszły przyspieszoną ewolucję. Mamy już roboty psy, roboty koty, zaś najnowsze dzieło Boston Dynamics – humanoidalny Atlas – skacze, tańczy i przenosi ciężkie ładunki. Ale robocie stawy wciąż pozostają elementem podatnym na zniszczenie. Rozwiązaniem problemu może być przegub wielopunktowy opracowany przez zespół naukowców z Politechniki Koszalińskiej pod wodzą prof. Wojciecha Kacalaka.

– W ostatnich latach opracowaliśmy ok. 40 węzłów, statycznych i kinematycznych, dla robotyki humanoidalnej. A ten węzeł ma pewien ciekawy uniwersalizm: może być przegubem zarówno kolanowym, jak i łokciowym, a nawet po pewnej miniaturyzacji umieszczonym w palcach – opowiada prof. Kacalak.

Według niego roboty humanoidalne powinny w swoich ruchach być delikatne oraz precyzyjne jak ludzie – wtedy nie budzą obaw. – W tym rozwiązaniu tylko jedna powierzchnia przegubu jest dokładnie obrobiona i to ona zapewnia wszelkie cechy dokładności, natomiast mieszek elastyczny, na którym na zewnętrznej powierzchni we wgłębieniach umieszczono kulki, styka się z tą powierzchnią, zapewniając bezluzową pracę – tłumaczy profesor.

Czyli mamy powierzchnię sztywną (zewnętrzna część kolana), natomiast w środku elastyczny woreczek nabity metalowymi kulkami. Kiedy napełnimy go płynem, a od góry włożymy trzpień, który zwiększy w środku ciśnienie, kulki zostaną dociśnięte do ścianek i staw może pracować. – Bezluzowość powoduje, że przegub nie działa w sposób skokowy. Ruch jest płynny, precyzyjny i delikatny – podkreśla koszaliński naukowiec. Sztywna powłoka zewnętrzna może być np. ceramiczna, ale może też być zrobiona z teflonu o bardzo niskim czynniku tarcia, co jeszcze bardziej zwiększałoby możliwość pracy mieszka wewnątrz. Na dodatek trzpień wsunięty z góry zwiększający ciśnienie dobrze tłumi drgania i amortyzuje.

W służbie medycyny

Jak podkreśla prof. Kacalak, przegub został stworzony z myślą o robotach, zwłaszcza humanoidalnych, oraz o egzoszkieletach mających wspomagać pracę człowieka albo umożliwiać osobom starszym sprawne poruszanie się. –Kolejnym obszarem wykorzystania naszego wynalazku mogłyby być bioniczne endoprotezy, np. przegub by się doskonale sprawdził w kolanie albo łokciu – mówi profesor Kacalak. Tak naprawdę pole zastosowań przegubu opracowanego w Koszalinie jest o wiele szersze. Można sobie wyobrazić, że jest też wykorzystywany w pojazdach, np. wózkach dziecięcych, jeśli chcemy uzyskać delikatność ruchu i tłumienie drgań w prostej konstrukcji.

Na razie naukowcy szukają komercyjnych partnerów, którzy chcieliby wykorzystać ich wynalazek. Liczą, że dzięki niemu roboty jeszcze bardziej staną się podobne do ludzi. Jest postęp – najnowszy Atlas Boston Dynamics zna tańce klasyczny i nowoczesny. Ale przecież chodzi o to, by roboty i inne mechaniczne rozwiązania wspierały nas w życiu i pracy, a nie tylko w zabawie. ©Ⓟ