Возникающая в последнее время, тенденция мягкой робототехники (софтроботика) стимулирует интерес инженеров и исследователей во всем мире к изучению различных областей применения. Биомиметические мягкие роботы были одними из самых успешных продуктов робототехники, сделанных из мягких материалов. Источником вдохновения для создания мягких роботов послужило изучение беспозвоночных, таких как гусеницы, черви и рыбьи личинки. Гидростатическая и флюидоподобная структура стимулирует исследователей к изучению возможностей использования мягких материалов для создания подобных структур.
Изучение и подражание земным насекомым и млекопитающим привело к созданию: робота осьминога, робота червяка и робота гусеницы.
Еще одним важным достижением в развивающейся области мягкой робототехники является использование пневматических мягких захватов для перемещения хрупких предметов, вроде сырого яйца. Эти устройства могут захватывать, удерживать и освобождать определенные объекты сложной формы. У них есть несколько пальцев, которые удерживают тонкие предметы, разумно приспосабливаясь к форме объекта и обеспечивая максимальное усилие захвата, не повреждая его.
Для чего и зачем
Тенденция к созданию мягких роботов особенно интересна и для биомедицинских и реабилитационных инженерных применений, одним из примеров которых является ручной экзоскелет. Существенный сдвиг от использования твердых к мягким материалам наблюдается в некоторых из последних разработок ручных экзоскелетов, таких как перчатки Института Вайсса, перчатки Национального университета Сингапура (совместимые с магнитным резонансом) и перчатки Сеульского национального университета. Экзоскелет рук является неотъемлемой частью реабилитационной робототехники, которая помогает выполнять реабилитационные упражнения и помогает в повседневной жизни. Обычно такой экзоскелет рекомендуется пациентам с цереброваскулярными заболеваниями, церебральным параличом и ревматоидным артритом.
Как это работает?
В отличие от протезирования кисти руки, экзоскелет разработан и изготовлен для установки вокруг руки человека: он должен соответствовать анатомии кисти и диапазону движения кисти, чтобы свести к минимуму дискомфорт пользователя. Что еще более важно, он должен быть легким и легко надеваться, чтобы его можно было носить ежедневно для выполнения основных действий.
Структура такого экзоскелета состоит из трех суставов: дистального, проксимального и пястного. Движение пальцев контролируется с помощью внешних и внутренних мышц. Чужеродные мышцы экзоскелета приводятся в действие из предплечья и управляют сгибательными и растягивающими сухожилиями мышц для перемещения пальцев. Внутренние мышцы расположены внутри пальца, и они контролируют независимое движение пальца.
Где еще можно использовать?
Мягкие экзоскелеты могут использоваться и для других функций. Например, контроль виртуальной реальности, используемый в PneuGlove, который позволяет пожилым людям улучшить координацию между мозгом и конечностями. Этот подход может быть использован для того, чтобы позволить другим формам намерений пользователя, таким как голосовые команды, выполнять определенные программы обучения, специфичные для конкретной задачи.
Кроме того, подобные экзоскелеты использовались в обрабатывающей промышленности и космических программах для решения разнонаправленных задач.
Все это открывает новые возможности применения мягких ручных экзоскелетов-роботов, которые могут применяться не только для реабилитации и биомедицинских целей, но и в других отраслях промышленности.