يك گريپر رباتيك با چسبندگي مارمولكي و سيستم تحريك سولونوئيدي

پژوهشگراني كه به دنبال توسعه توانايي هاي رباتها بوده اند، همواره نگاهي به سيستم هاي زيستي داشته و از آنها الهام گرفته اند. مارمولك يكي از مخلوقات چابك است كه بطور قابل توجهي قدرت مانور بر روي سطوح تخت و عمودي مانند ديوار دارد. مطالعه سيستم چسبندگي پا‌هاي مارمولك منجر به طراحي چسبنده هاي مصنوعي بنام چسبنده‌هاي خشك يا مارمولكي در سالهاي اخير شده است. اين چسبنده‌ها با مصرف كم انرژي در ربات‌هاي ديوار نورد و گريپر‌هاي رباتيك عملكرد موفقي داشته اند. گريپر-هاي موجود عمدتا از مكانيزم تاندوني براي انتقال نيرو استفاده كرده و از سيستم‌هاي تحريكي مانند موتور‌هاي الكتريكي براي اعمال نيروي برشي استفاده مي‌كنند. در اين مقاله بر طراحي و ساخت يك نوع گريپر بر اساس چسبندگي مارمولكي تمركز شده است كه از سيستم تحريك سولونوئيدي براي اعمال نيروي برشي و مكانيزم اسكات- راسل بجاي تاندون براي انتقال نيرو استفاده مي‌كند. اين گريپر نسبت به گريپر‌هاي قبلي ارزانتر بوده و از مكانيزم بادوام تري براي انتقال نيروي برشي استفاده مي‌كند. جهت ارزيابي عملكرد اين گريپر پيشنهادي، آزمايشاتي بر روي مواد مختلف انجام شد كه نتايج آن نشان دهنده عملكرد موفق گريپر بوده اند. نتايج آزمايشات نشان دهنده 6/4، 1/4 و 5/4 كيلوپاسكال فشار ميانگين چسبندگي بر روي سطح اكريليك، شيشه و فولاد بوده اند. همچنين حداكثر فشار چسبندگي اندازه گيري شده 20 درصد نسبت به گريپر مشابه تاندوني قبلي افزايش داشته است. اين نتايج نشان دادند كه گريپر با سيستم تحريك سولونوئيدي و مكانيزم اسكات-راسل اين پتانسيل را دارد كه در گريپر‌هاي با چسبنده مارمولكي استفاده شود.

The Researchers seeking to expand the capabilities of robots have begun looking to biological systems for inspiration. One particularly agile creature, the gecko lizard, is remarkably adept at maneuvering across both flat and vertical surfaces. The study of the gecko’s adhesive system has informed the design of several synthetic adhesives in recent years. These low consuming energy adhesives had a successful performance in climbing robots and robotic grippers. The existing grippers mainly use tendon mechanism for transmitting force inside the gripper and electrical motors for actuating the gripper. This paper concentrates on design and fabrication of a new gripper which uses solenoid for actuation, and Scuttt-Russel mechanism instead of tendon mechanism for transmitting force. The new gripper is more robust and cheaper than existing grippers. To verify the applicability of proposed gripper, experiments were conducted on a variety of substrates that demonstrated the gripper’s successful operation. Experimental results demonstrated 4.6, 4.5 and 4 kPa average normal adhesion pressure on the surface of acrylic, steel and glass respectively. Also, maximum measured adhesion increased 20% in comparison with previous tendon gripper. The results illustrate that a Solenoid actuator with Scott-Russel mechanism has the potential to be used as a new actuator in gecko-inspired gripper.