Чтобы повысить эффективность роботов и прочность их захватов, инженеры из Гарварда разработали новый метод проектирования механических суставов. Он предполагает использование шарниров качения — пары изогнутых поверхностей, которые катятся и скользят относительно друг друга и скрепляются гибкими соединителями, пишет Interesting Engineering.

Идея возникла в результате попыток усовершенствовать мягкие роботизированные захваты, которые должны аккуратно обхватывать предметы. Комбинируя жесткие звенья с гибкими суставами, команда изучала шарниры с катящимся контактом как способ имитации костей и хрящей в человеческих конечностях.

В ходе испытаний коленный сустав, оптимизированный с помощью нового метода, исправил смещение на 99% по сравнению со стандартным методом. Двухпальцевый роботизированный захват, сконструированный таким же образом, смог выдерживать вес, в три раза превышающий вес захвата, изготовленного с использованием обычных круглых шарниров и шкивов, при той же мощности привода.

В традиционных шарнирах качения используются простые круглые поверхности. Метод, разработанный командой из Гарварда, позволяет создавать детали неправильной формы, которые движутся по определенным траекториям и обеспечивают желаемое соотношение сил на этих траекториях.

"Мы провели ряд математических расчетов, чтобы понять, можно ли найти поверхности и шкивы, которые будут обладать нужными свойствами, если у вас есть определенная желаемая траектория движения сустава и определенный коэффициент передачи силы вдоль этой траектории. Затем мы можем применить этот процесс проектирования для оптимизации суставов при выполнении таких задач, как ходьба, прыжки или захват предметов" - Колтер Декер, аспирант Школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона факультета искусств и наук Гарвардского университета.

По словам разработчиков, оптимизированные шарниры с катящимся контактом могут найти широкое применение: от вспомогательных устройств и экзоскелетов до биомеханических исследований животных.