Robotikk
Myk robotikk vil ha nytte av skumfluidikk
Fra harde til myke roboter
Når vi tenker på roboter, tenker vi enten på massive og klumpete industrielle roboter eller futuristiske roboter fra science fiction, fra den hele metallskremmende Terminatoren til den mer slanke og glatte designen av iRobot og ekte moderne humanoide roboter.
Kilde: Sanctuary
Uansett er en konstant den allestedsnærværende glatte metall- og plastoverflaten, med bevegelser skapt av pistonger, hydraulikk og elektriske motorer.
Imidlertid kan dette robotdesignet være begrensende for mange applikasjoner som krever en mer subtil tilnærming. For eksempel krever roboter som interagerer med menneskekroppen, eller de som er ansvarlige for å plukke frukt, mer fleksible materialer og en mildere berøring for å unngå skade.
Som svar på dette behovet dukker et nytt felt kalt myk robotikk opp. Dette feltet utforsker hvordan man kan bruke nye materialer for å lage myke og fleksible robotsystemer. Vi har tidligere utforsket dette konseptet, blant annet på hvordan 3D‑printing kan hjelpe med å bygge myke roboter, eller hvordan hydrogel kan øke roboters smidighet.
En ny idé kan nå legges til dette spekteret av myke robotteknikker: skumfluidikk.
Fra pneumatisk logikk til skumfluidikk
Forskere ved University of Texas studerte hvordan skum kan være et nytt materiale for å bygge roboter. De oppdaget at luftstrømmen gjennom den nettverkslignende strukturen av åpen-celle skum kan erstatte elektronikk, og publiserte sine resultater i en vitenskapelig artikkel med tittelen “Innebygd fluidisk sansing og kontroll med myke åpne-celle skum”.
Hovedideen startet med å studere et vitenskapelig felt kalt pneumatisk logikk-kretser. Konseptet er å erstatte elektronisk beregning basert på elektrisitet med svingninger i luftstrømmer.
Inntil nå har dette konseptet hovedsakelig etterlignet designet av elektroniske kretser. Dette reduserte potensialet kraftig, da for mer komplekse beregninger og sensorer ville størrelsen og vekten på enheten bli et problem.
I stedet så forskerne ved Rice University på å bruke trykkforskjellene som skapes av luft som strømmer gjennom de mikroskopiske porene i skummateriale. Når man legger til flere lag av slikt skum, kan de finjustere hvordan luften strømmer gjennom det. På denne måten kan de utføre komplekse pneumatiske beregninger og kontrolloppgaver, men med et mye enklere kretsdesign enn tradisjonell pneumatisk logikk.
Kilde: Rice University
Analog innebygd krets
Et godt eksempel er hvordan en del av roboten kan reagere på trykk. Tradisjonell robotikk ville trenge komplekse elektroniske sensorer, avanserte armer med flere komponenter for å bøye, og en batteridrevet elektrisk motor eller hydraulisk system for å overføre og regulere kraften.
Skumfluidikk kan i stedet ha reaksjonen “innebygd” i robotarmen, som bøyer seg under trykk og reagerer i forhold til stimulusen, for eksempel bøyer seg bare halvveis når den presses med mindre kraft.
Kilde: Rice University
Å oppnå dette var ikke uten utfordringer. En av dem var at lufttettheten endres med trykkendringer, noe som krever komplekse beregninger for å modellere luftstrømmen gjennom skummet.
Å lage en teoretisk modell som nøyaktig forutsier luftstrømmen og reaksjonen i skummet var en av de viktigste delene av dette forskningsprosjektet. Først når dette var gjort, kunne et design med forutsigbar skumfluidikk bygges.
Applikasjoner
Fordi skumfluidikk ikke er avhengig av elektronikk og batterier, kan den være mye lettere enn konvensjonelle robotløsninger. Dette er flott for å integrere den i stoffer og klær. Evnen til å bøye og bevege seg uten å skade eller øke stivheten i stoffene er også en fordel.
Eksosuiter
En første applikasjon kan være å hjelpe personer med begrenset mobilitet, på grunn av funksjonshemninger eller skader. Det finnes allerede et voksende marked for eksoskjeletter basert på “klassisk robotikk” for å hjelpe i slike tilfeller, noe vi diskuterte i “Uavhengighet og mobilitet gjennom robotikk – hvordan eksosuiter kan hjelpe personer med Parkinsons sykdom“.
Den samme teknologien kunne hjelpe med å redusere skader fra arbeid som krever løfting av tunge belastninger, som i lager, fabrikker eller militæret.
Vi kan lett forestille oss hvordan skumfluidikkbasert robotikk kan integreres i slike eksosuiter eller til og med erstattes helt som en del av spesialdesignede bukser, skjorter osv., siden de er lettere å ha på og mer diskrete.
VR / Haptisk teknologi
Haptiske systemer skaper en følelse av berøring som reaksjon på en stimulus. En periode var dette neste grense for virtuell virkelighet og andre simuleringssystemer.
Skumfluidikk kan bidra til å lage nye typer haptiske sensorer, som for eksempel oppdager bevegelse og konverterer den til et signal på en berøringssensor. Dette kan brukes, for eksempel, til å lage mer nøyaktige digitale kopier av bevegelser i simuleringer som brukes i opplæring av leger, nødetater eller annen profesjonell trening.
Kilde: Rice University
Investering i myk robotikk
Myk robotikk vil sannsynligvis bli en voksende del av det stadig voksende robotmarkedet, ettersom roboter gradvis forlater fabrikkgulvene for å hjelpe med pasientpleie på sykehus, flytte varer på lager, eller plukke frukt i felt og frukthager.
Du kan investere i robotrelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan her, på securities.io, finne våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, Storbritannia, og mange andre land.
Hvis du ikke er interessert i å plukke ut spesifikke robotbedrifter, kan du også se på robot-ETF-er som GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), eller Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), som vil gi en mer diversifisert eksponering for å dra nytte av den voksende robotindustrien.
Selskaper innen myk robotikk
1. Ekso BIONICS
(EKSO )
Ekso BIONICS er en leder innen eksoskjelett-teknologi. De lanserte det første kommersielle medisinske rehabiliterings-eksoskjelettet i 2012. Siden da har de fått godkjenning for sine ABI- og EVO-drakter.
Mens de utvider seg i arbeids‑/tungt‑bruk segmentet, er selskapet fortsatt hovedsakelig fokusert på terapier og medisinsk mobilitet.
Selskapets inntekter har vokst raskt (+38 % år‑til‑år i 2023).
Kilde: Ekso
Den har nylig kjøpt opp Human Motion and Control (HMC) forretningsenheten fra Parker Hannifin Corporation for å legge til sine kraftdrevne eksoskjeletter for personer med lammelse i sitt tilbud.
Dette kan indikere at Ekso har godt potensial til å bli en serieoppkjøper i eksoskjelett‑sektoren, og vokse sitt tilbud gjennom en blanding av intern FoU og strategiske oppkjøp.
Det gjør også selskapet til en god kandidat for å adoptere myk robotikk og skumfluidikk i sine fremtidige design, samtidig som de utnytter sin tidlige tilstedeværelse i de medisinske og arbeids‑eksoskjelettmarkedene.
2. Soft Robotics
Dette selskapet er privat notert, og i 2018 inngikk ABB Technological Ventures et partnerskap med Soft Robotics for å fremskynde utviklingen av mikrofluidisk beregning og myke gripeverktøy for roboter.
Siden Soft Robotics fokuserer på å utvikle mGripAI, en robot med myk gripefunksjon for næringsmiddelindustrien, kombinert med full 3D‑visjon og AI‑system og bruker ABBs IRB360 FlexPicker-grepsystem.
Kilde: Soft Robotics
Selskapets tilnærming kan potensielt også integrere skumfluidikk, med tanke på deres erfaring med å anvende mikrofluidisk teknologi i virkelige applikasjoner.
Du kan også se mGripAI i aksjon i denne videoen.
Foreløpig er hovedapplikasjonen for myke aktuatorer og gripeverktøy i industrielle prosesser, spesielt i næringsmiddelindustrien.
På sikt vil fremskritt innen AI, maskinsyn, batteriteknologi og myk robotikk kunne muliggjøre skapelsen av roboter som kan bistå sykepleiere, butikkansatte, renholdere og andre oppgaver som i dag er nesten 100 % avhengige av menneskelig arbeidskraft.
