Boca Raton, Florida - Many robotic

Boca Raton, Florida - Many robotic parts have a limited range of motion, and don't really look lifelike. Inspired by both nature and biology, a scientist from Florida Atlantic University has designed a novel robotic finger that looks and feels like the real thing. Erik Engeberg, Ph.D., assistant professor in the Department of Ocean and Mechanical Engineering within the College of Engineering and Computer Science at FAU, describes how he has developed and tested this robotic finger using shape memory alloy (SMA), a 3D CAD model of a human finger, a 3D printer, and a unique thermal training technique.

"We have been able to thermomechanically train our robotic finger to mimic the motions of a human finger like flexion and extension," said Engeberg. "Because of its light weight, dexterity, and strength, our robotic design offers tremendous advantages over traditional mechanisms, and could ultimately be adapted for use as a prosthetic device, such as on a prosthetic hand."

In the study, Engeberg and his team used a resistive heating process called "Joule" heating that involves the passage of electric currents through a conductor that releases heat. Using a 3D CAD model of a human finger, which they downloaded from a website, they were able to create a solid model of the finger. With a 3D printer, they created the inner and outer molds that housed a flexor and extensor actuator and a position sensor. The extensor actuator takes a straight shape when it's heated, whereas the flexor actuator takes a curved shape when heated. They used SMA plates and a multi-stage casting process to assemble the finger. An electrical chassis was designed to allow electric currents to flow through each SMA actuator. Its U-shaped design directed the electric current to flow the SMAs to an electric power source at the base of the finger.

This new technology used both a heating and then a cooling process to operate the robotic finger. As the actuator cooled, the material relaxed slightly. Results from the study showed a more rapid flexing and extending motion of the finger as well as its ability to recover its trained shape more accurately and more completely, confirming the biomechanical basis of its trained shape.

"Because SMAs require a heating process and cooling process, there are challenges with this technology such as the lengthy amount of time it takes for them to cool and return to their natural shape, even with forced air convection," said Engeberg. "To overcome this challenge, we explored the idea of using this technology for underwater robotics, because it would naturally provide a rapidly cooling environment."

Since the initial application of this finger will be used for undersea operations, Engeberg used thermal insulators at the fingertip, which were kept open to facilitate water flow inside the finger. As the finger flexed and extended, water flowed through the inner cavity within each insulator to cool the actuators.

"Because our robotic finger consistently recovered its thermomechanically trained shape better than other similar technologies, our underwater experiments clearly demonstrated that the water cooling component greatly increased the operational speed of the finger," said Engeberg.

Undersea applications using Engeberg's new technology could help to address some of the difficulties and challenges humans encounter while working in the ocean depths. The focus of Engeberg's BioRobotics Laboratory at FAU is investigating robotics and prosthetics, controller design, bioinspiration, and biomemetics.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โบคาเรตัน รัฐฟลอริดา - หุ่นยนต์ส่วนมากมีช่วงจำกัดของการเคลื่อนไหว และไม่จริงดู lifelike บันดาลใจจากธรรมชาติและชีววิทยา นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติกได้ออกแบบนิ้วหุ่นยนต์นวนิยายที่มีลักษณะ และรู้สึกเหมือนสิ่งจริง Erik Engeberg, Ph.D. ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในแผนกของมหาสมุทรและวิศวกรรมเครื่องกลภายในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ FAU อธิบายว่า เขาได้พัฒนา และทดสอบนี้นิ้วหุ่นยนต์ที่ใช้โลหะผสมจำรูปร่าง (SMA) แบบ CAD 3D นิ้วมนุษย์ เครื่องพิมพ์ 3D และเทคนิคการฝึกอบรมความร้อนเฉพาะ"เราได้ thermomechanically สามารถฝึกนิ้วของหุ่นยนต์เพื่อเลียนแบบการเคลื่อนไหวของนิ้วมือมนุษย์เช่น flexion และนามสกุล, " กล่าวว่า Engeberg "เนื่องจาก มีน้ำหนักเบา ความชำนาญ ความแรง ออกแบบหุ่นยนต์ของเราให้เกิดประโยชน์มหาศาลกว่ากลไกดั้งเดิม และสามารถสุดสามารถดัดแปลงใช้เป็นอุปกรณ์เทียม เช่นคงเทียม"ในการศึกษา Engeberg และทีมงานของเขาใช้กระบวนการความร้อนที่หน้าเรียกว่า "Joule" ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางของกระแสไฟฟ้าผ่านนำที่ปล่อยความร้อน ใช้แบบ CAD 3D ลัดนิ้วมือมนุษย์ ซึ่งพวกเขาดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ พวกเขาสามารถสร้างรูปแบบของแข็งของนิ้ว ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D พวกเขาสร้างแม่พิมพ์การภายใน และภายนอกห้องพัก actuator เนื้อเฟลกเซอร์และเอกซ์และเซ็นเซอร์ตำแหน่ง Actuator เอกซ์ใช้รูปตรงเมื่อมันมีความร้อน ขณะ actuator เนื้อเฟลกเซอร์ใช้รูปโค้งเมื่อผ่านความร้อน พวกเขาใช้แผ่น SMA และมีกระบวนการหลายขั้นตอนเพื่อประกอบนิ้ว แชสซีไฟฟ้าถูกออกแบบให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านแต่ละ actuator SMA การออกแบบรูปตัวยูโดยตรงกระแสไฟฟ้าไหล SMAs กับแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ฐานของนิ้วเทคโนโลยีใหม่นี้ใช้ทั้งให้ความร้อน และกระบวนการทำความเย็นจะมีนิ้วหุ่นยนต์ เป็น actuator ที่ระบายความร้อนด้วย วัสดุผ่อนคลายเล็กน้อย ผลจากการศึกษาพบ flexing อย่างรวดเร็วมากขึ้นและขยายการเคลื่อนไหวของนิ้วเป็นความสามารถในการกู้คืนรูปที่ผ่านการฝึกอบรมได้แม่นยำมากขึ้น และมากขึ้น สมบูรณ์ ยืนยันพื้นฐาน biomechanical ของรูปร่างของการฝึกอบรม"SMAs ใช้กระบวนการความร้อนและกระบวนการทำความเย็น มีความท้าทาย ด้วยเทคโนโลยีนี้เช่นระยะเวลาที่ยาวนานก็ต้องเย็น และกลับไปของธรรมชาติเป็นรูปร่าง แม้จะมีการพาอากาศบังคับ กล่าวว่า Engeberg "จะเอาชนะความท้าทายนี้ เราสำรวจความคิดของการใช้เทคโนโลยีนี้สำหรับวิทยาการหุ่นยนต์ใต้น้ำ เพราะมันจะธรรมชาติให้สภาพแวดล้อมที่มีการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว"เนื่องจากโปรแกรมประยุกต์เริ่มต้นของนิ้วนี้จะใช้สำหรับการดำเนินงานใต้ทะเล Engeberg ใช้ลูกถ้วยร้อนที่นิ้ว ซึ่งได้เก็บไว้เปิดเพื่ออำนวยความสะดวกการไหลของน้ำภายในนิ้ว เป็นนิ้ว flexed และขยาย น้ำไหลผ่านช่องภายในภายในฉนวนกันความร้อนแต่ละเย็นหัวขับที่"เนื่องจากนิ้วของหุ่นยนต์อย่างกู้คืนรูป thermomechanically ฝึกดีกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ คล้ายกัน เราทดลองใต้น้ำอย่างชัดเจนแสดงว่า น้ำระบายความร้อนส่วนมากเพิ่มความเร็วในการดำเนินงานของนิ้ว กล่าวว่า Engebergช่วยงานใต้ทะเลโดยใช้เทคโนโลยีใหม่ของ Engeberg ที่อยู่ของความยากลำบาก และท้าทายมนุษย์พบขณะทำงานอยู่ในส่วนลึกของมหาสมุทร หาจุดสำคัญของการปฏิบัติ BioRobotics ของ Engeberg ที่ FAU หุ่น และ prosthetics ออกแบบควบคุม bioinspiration และ biomemetics

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Boca Raton, ฟลอริด้า - ชิ้นส่วนหุ่นยนต์หลายคนมีช่วง จำกัด ของการเคลื่อนไหวและไม่ได้จริงๆดูสมจริง แรงบันดาลใจจากทั้งธรรมชาติและชีววิทยานักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติกได้รับการออกแบบนิ้วหุ่นยนต์ใหม่ที่มีลักษณะและรู้สึกเหมือนจริง เอริค Engeberg, Ph.D. , ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชามหาสมุทรและวิศวกรรมเครื่องกลภายในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่ FAU อธิบายวิธีการที่เขาได้มีการพัฒนาและทดสอบนิ้วนี้หุ่นยนต์โดยใช้โลหะผสมจำรูป (SMA) ซึ่งเป็น 3D CAD รูปแบบของลายนิ้วมือของมนุษย์เครื่องพิมพ์ 3D และเทคนิคการฝึกอบรมความร้อนที่ไม่ซ้ำกัน. "เราได้รับสามารถที่จะฝึกอบรม thermomechanically นิ้วหุ่นยนต์ของเราที่จะเลียนแบบการเคลื่อนไหวของนิ้วมือของมนุษย์เช่นงอและนามสกุล" Engeberg กล่าวว่า "เพราะน้ำหนักเบาความชำนาญและความแข็งแรงการออกแบบหุ่นยนต์ของเรามีข้อได้เปรียบอย่างมากในกลไกแบบดั้งเดิมและในที่สุดอาจจะเหมาะสำหรับใช้เป็นอุปกรณ์เทียมเช่นบนมือเทียม." ในการศึกษา Engeberg และทีมงานของเขา ใช้กระบวนการความร้อนทานที่เรียกว่า "จูล" ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับทางเดินของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำที่ปล่อยความร้อน โดยใช้แบบจำลอง CAD 3 มิติของนิ้วมือของมนุษย์ที่พวกเขาดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์ของพวกเขาก็สามารถที่จะสร้างรูปแบบที่มั่นคงของนิ้วมือ ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D พวกเขาสร้างแม่พิมพ์ภายในและภายนอกที่เป็นที่ตั้งและตัวกระตุ้นกล้ามเนื้อยืดและเซ็นเซอร์ตำแหน่ง ตัวกระตุ้นยืดเวลารูปร่างตรงเมื่อมันร้อนในขณะที่ตัวกระตุ้นกล้ามเนื้อจะเกิดเป็นรูปทรงโค้งเมื่อถูกความร้อน พวกเขาใช้แผ่น SMA และกระบวนการหล่อแบบหลายขั้นตอนในการประกอบนิ้ว ตัวถังไฟฟ้าถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านแต่ละตัวกระตุ้น SMA การออกแบบรูปตัวยูกำกับกระแสไฟฟ้าจะไหล SMAS กับแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ฐานของนิ้ว. เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้ทั้งความร้อนแล้วระบายความร้อนเป็นกระบวนการในการดำเนินงานนิ้วหุ่นยนต์ ในฐานะที่เป็นตัวกระตุ้นระบายความร้อนด้วยวัสดุที่ผ่อนคลายเล็กน้อย ผลจากการศึกษาแสดงให้เห็นว่า flexing มากขึ้นอย่างรวดเร็วและการเคลื่อนไหวการขยายของนิ้วเช่นเดียวกับความสามารถในการกู้คืนรูปทรงได้รับการฝึกฝนที่ถูกต้องมากขึ้นและมากขึ้นอย่างสมบูรณ์ยืนยันพื้นฐานทางชีวกลศาสตร์ของรูปร่างฝึกอบรมของ. "เพราะ SMAS จำเป็นต้องมีกระบวนการให้ความร้อนและขั้นตอนการทำความเย็น มีความท้าทายกับเทคโนโลยีนี้เช่นจำนวนเงินที่มีความยาวของเวลาที่ใช้สำหรับพวกเขาที่จะเย็นและกลับไปที่รูปทรงธรรมชาติของพวกเขาแม้จะมีการถ่ายเทอากาศที่ถูกบังคับ "Engeberg กล่าวว่า "ที่จะเอาชนะความท้าทายนี้เราสำรวจความคิดของการใช้เทคโนโลยีนี้สำหรับหุ่นยนต์ใต้น้ำเพราะธรรมชาติจะให้สภาพแวดล้อมที่ระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว." ตั้งแต่เริ่มต้นโปรแกรมประยุกต์ของนิ้วมือนี้จะถูกนำมาใช้สำหรับการดำเนินงานใต้, Engeberg ใช้ฉนวนความร้อนที่ปลายนิ้ว ซึ่งถูกเก็บไว้เปิดเพื่ออำนวยความสะดวกการไหลของน้ำภายในนิ้ว ในฐานะที่เป็นนิ้วเกร็งและขยายทางน้ำไหลผ่านช่องด้านในแต่ละฉนวนกันความร้อนให้เย็นตัวกระตุ้น. "เพราะนิ้วหุ่นยนต์ของเราอย่างสม่ำเสมอกู้คืนรูปร่างของมันได้รับการฝึกฝน thermomechanically ดีกว่าเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันอื่น ๆ การทดลองใต้น้ำของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าองค์ประกอบการระบายความร้อนของน้ำเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความเร็วในการดำเนินงานของนิ้วมือ "กล่าวว่า Engeberg. การใช้งานใต้น้ำโดยใช้เทคโนโลยีใหม่ Engeberg สามารถช่วยเพื่อที่อยู่บางส่วนของความยากลำบากและความท้าทายมนุษย์พบในขณะที่ทำงานในมหาสมุทรลึก จุดเน้นของการ Engeberg BioRobotics ของห้องปฏิบัติการที่ FAU จะตรวจสอบและขาเทียมหุ่นยนต์, การออกแบบตัวควบคุม, bioinspiration และ biomemetics

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โบคาราตัน , ฟลอริด้า - ชิ้นส่วนหุ่นยนต์มากมีช่วง จำกัด ของการเคลื่อนไหว และดูไม่สมจริง . แรงบันดาลใจจากทั้งธรรมชาติและชีววิทยา , นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติกได้ออกแบบหุ่นยนต์นิ้วใหม่ที่มีลักษณะและรู้สึกเหมือนของจริง เอริค engeberg , Ph.D . ,ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและมหาสมุทรภายในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่เฟา อธิบายว่า เขาได้พัฒนาและทดสอบนี้หุ่นยนต์นิ้วโดยใช้โลหะผสมจำรูป ( SMA ) , 3D CAD รูปแบบของนิ้วมือมนุษย์ เครื่องพิมพ์ 3D และเทคนิคการฝึกอบรมเชิง

ที่ไม่ซ้ำกัน" เราได้ C ฝึกนิ้วหุ่นยนต์ของเราจะเลียนแบบการเคลื่อนไหวของนิ้วมือของมนุษย์ เช่น การงอและนามสกุล " กล่าวว่า engeberg ” เพราะน้ำหนักของความเบาและความแข็งแรงของเราออกแบบหุ่นยนต์ มีข้อได้เปรียบมหาศาลกว่ากลไกแบบดั้งเดิม และในที่สุดอาจจะสามารถใช้เป็นอุปกรณ์เทียม เช่น บนมือเทียม "

ในการศึกษาengeberg และทีมงานของเขาได้ใช้ตัวต้านทานความร้อนกระบวนการที่เรียกว่า " จูล " ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับทางเดินของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำที่ปล่อยความร้อน ใช้ 3D CAD รูปแบบของนิ้วมือของมนุษย์ ที่พวกเขาถูกดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ที่พวกเขาสามารถที่จะสร้างรูปแบบของแข็งของนิ้ว ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติพวกเขาสร้างขึ้นภายในและภายนอกแม่พิมพ์ที่ตั้งและตัวขณะเหยียดและตำแหน่งเซ็นเซอร์ การเหยียดตัวใช้รูปร่างตรงเมื่อมันร้อนและกล้ามเนื้อเฟลกเซอร์ Actuator จะทรงโค้งเมื่อถูกความร้อน พวกเขาใช้แผ่น SMA และกระบวนการชี้ขาดซึ่งจะประกอบจากนิ้วมือมีตัวถังไฟฟ้าถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านแต่ละ SMA actuator . การออกแบบรูปตัวยูของการนำกระแสไฟฟ้าไหลใน smas เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่โคนนิ้ว

เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้ทั้งความร้อนและเย็นกระบวนการผ่าตัดนิ้วหุ่นยนต์ เป็นตัวระบายความร้อนวัสดุผ่อนคลายเล็กน้อยผลจากการศึกษาพบว่าเร็วกว่า flexing และการขยายการเคลื่อนไหวของนิ้วมือ รวมทั้งความสามารถในการกู้คืนรูปร่างฝึกฝนมากขึ้นอย่างถูกต้องและสมบูรณ์ขึ้น ยืนยันพื้นฐานชีวกลศาสตร์ของรูปร่างของมันฝึก

" เพราะ smas ต้องใช้กระบวนการความร้อนและกระบวนการความร้อนมีความท้าทายกับเทคโนโลยีนี้ เช่น ยาวที่จำนวนของเวลาที่ใช้สำหรับพวกเขาจะเย็นและกลับไปที่รูปร่างธรรมชาติของพวกเขาแม้จะมีการพาความร้อนแบบบังคับอากาศ กล่าวว่า engeberg ” เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้เราสำรวจความคิดของการใช้เทคโนโลยีนี้สำหรับวิทยาการหุ่นยนต์ใต้น้ำ เพราะมันเป็นธรรมชาติให้ความเย็นอย่างรวดเร็ว "

)