La legge della fisica appena scoperta è destinata a impattare drasticamente la robotica
I ricercatori della North Carolina State University hanno scoperto una nuova legge della fisica che dovrebbe avere importanti implicazioni per il campo delle tecnologie robotiche. La nuova legge aiuta a risolvere alcuni dei problemi che circondano la presa di un robot, che di solito è invocata in molti campi diversi. Questi robot hanno difficoltà a tenere conto dell’attrito che si verifica quando si afferrano oggetti, specialmente in ambienti umidi.
Lilian Hsiao è un assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la North Carolina State University e autore corrispondente della carta . Il nuovo principio è stato sviluppato da Hsiao e dallo studente laureato Yunhu Peng, che è il primo autore.
“Il nostro lavoro qui apre le porte alla creazione di dispositivi aptici e robotici più affidabili e funzionali in applicazioni come la telechirurgia e la produzione”, afferma Hsiao.
Attrito EHL
Il problema principale in quest’area è l’attrito della lubrificazione elastoidrodinamica (EHL). L’attrito EHL si verifica quando due superfici solide entrano in contatto con un sottile strato di fluido che si trova tra di loro. Ciò si verifica spesso quando due polpastrelli vengono strofinati insieme, che in questo caso il fluido è il sottile strato di olio presente in natura.
L’attrito EHL potrebbe anche verificarsi quando un artiglio robotico solleva un oggetto rivestito di olio o un dispositivo chirurgico che viene utilizzato all’interno del corpo. L’attrito è ciò che ci consente di afferrare e trattenere le cose senza lasciarle cadere.
“Capire l’attrito è intuitivo per gli esseri umani, anche quando maneggiamo piatti insaponati”, dice Hsiao. “Ma è estremamente difficile tenere conto dell’attrito EHL quando si sviluppano materiali che controllano le capacità di presa nei robot”.
Gli ingegneri necessitano di una struttura in grado di essere applicata in modo uniforme a diversi modelli, materiali e condizioni operative dinamiche se desiderano controllare in una certa misura l’attrito EHL.
“Questa legge può essere utilizzata per tenere conto dell’attrito EHL e può essere applicata a molti sistemi morbidi diversi, purché le superfici degli oggetti siano modellate”, afferma Hsiao.
I modelli di superficie includono le superfici leggermente rialzate sulla punta delle dita o le scanalature presenti sulla superficie di uno strumento robotico.
Il nuovo principio si basa su quattro equazioni per tenere conto di tutte le forze fisiche presenti nell’attrito EHL. Il team di ricerca ha dimostrato tre sistemi tra cui dita umane, un polpastrello robotico di ispirazione biologica e uno strumento tribo-reometro, in grado di misurare le forze di attrito.
“Questi risultati sono molto utili nelle mani robotiche che hanno controlli più sfumati per gestire in modo affidabile i processi di produzione”, afferma Hsiao. “E ha ovvie applicazioni nel campo della telechirurgia, in cui i chirurghi controllano a distanza i dispositivi robotici per eseguire le procedure chirurgiche. Consideriamo questo come un progresso fondamentale per la comprensione del tatto e per il controllo del tatto nei sistemi sintetici “.
