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La main Print-N-Grip : Une nouvelle approche des mains robotiques

La main Print-N-Grip propose une solution à petit prix pour manipuler des matériaux dangereux.

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Les mains robotiques sont de plus en plus utilisées dans des environnements où il faut manipuler des matériaux toxiques ou radioactifs. Les mains robotiques conventionnelles peuvent être assez chères et souvent, elles ne peuvent pas être réutilisées une fois contaminées. Pour résoudre ce problème, on a besoin d'une solution efficace et économique.

La main Print-N-Grip

La main Print-N-Grip, ou main PNG, est un nouveau type de main robotique conçue pour être peu coûteuse et simple à utiliser. Elle est fabriquée grâce à une méthode appelée Impression 3D en une seule fois, ce qui signifie qu'elle peut être imprimée en une seule fois sans avoir besoin de pièces supplémentaires ou d'assemblage. Ça rend les choses beaucoup plus simples pour les gens qui n'ont peut-être pas d'expérience technique pour créer une main robotique quand c'est nécessaire.

La main PNG peut avoir différents nombres de doigts, permettant aux utilisateurs de choisir la configuration qui leur convient le mieux. Si la main devient contaminée, elle peut être retirée rapidement de sa base et remplacée par une nouvelle. Cette fonctionnalité est particulièrement utile dans les industries où la Contamination est un problème sérieux.

Défis avec les mains robotiques traditionnelles

Les mains robotiques traditionnelles font souvent face à plusieurs défis. Premièrement, elles ne sont souvent pas étanches, ce qui signifie qu'elles peuvent être endommagées lorsqu'elles sont exposées à des liquides. Si une main robotique devient humide, cela peut entraîner la corrosion ou un court-circuit. C'est un gros problème dans les endroits comme les usines qui travaillent avec des produits chimiques ou dans des environnements où il faut gérer des opérations délicates.

Un autre problème, c'est que les mains robotiques traditionnelles sont généralement composées de nombreuses petites pièces qui doivent être assemblées ensemble. Ça peut être compliqué pour quelqu'un sans compétences techniques. De plus, si les tendons, qui aident les doigts à bouger, se déchirent ou se cassent, ils peuvent nécessiter beaucoup d'entretien, ce qui peut prendre du temps et des efforts.

Caractéristiques de la main PNG

La main PNG résout beaucoup de ces problèmes. Elle est entièrement imprimée en une seule pièce et est faite d'un matériau flexible. Ça signifie qu'elle peut s'adapter à la forme de ce qu'elle saisit, rendant sa prise plus sécurisée. Chaque doigt peut se plier tout seul sans nécessiter de capteurs ou de contrôles complexes, ce qui aide à être fiable dans différentes situations.

Avec son design unique, la main PNG évite aussi les problèmes de corrosion et de dommages causés par les liquides. Elle peut être utilisée dans des environnements humides sans crainte de se dégrader. Comme elle est imprimée en une seule pièce, elle ne nécessite aucun assemblage supplémentaire, ce qui la rend facile à utiliser.

Applications de la main PNG

La main PNG peut être utilisée dans une large gamme de domaines. Par exemple, dans les laboratoires ou les établissements médicaux, elle peut aider à gérer des substances dangereuses sans exposer les travailleurs à des risques. Dans les usines, elle peut être utilisée pour des tâches impliquant la manipulation de matériaux lourds ou dangereux.

Cette main peut aussi adapter sa taille en fonction des besoins de la tâche. Si quelqu'un a besoin d'une main plus petite pour un travail délicat, il peut facilement ajuster le design et imprimer une nouvelle version. En revanche, si de plus gros objets doivent être manipulés, une main plus grande peut être fabriquée tout aussi simplement.

Comparaison avec d'autres mains robotiques

Il existe de nombreux types de mains robotiques, mais la plupart tombent dans deux grandes catégories : les mains anthropomorphiques et les mains non-anthropomorphiques.

Mains anthropomorphiques

Les mains anthropomorphiques sont conçues pour ressembler et fonctionner comme des mains humaines. Elles ont plusieurs pièces mobiles et peuvent effectuer des tâches complexes, mais elles ont tendance à être très chères et nécessitent beaucoup d'entretien. Elles ne sont généralement pas utilisées dans des applications quotidiennes en raison de leur coût et de leur complexité.

Mains non-anthropomorphiques

Les mains non-anthropomorphiques ne tentent pas d'imiter les mains humaines et ont généralement des designs plus simples. Elles sont souvent utilisées dans les usines et sont conçues pour être robustes et faciles à utiliser. Cependant, elles manquent aussi de la polyvalence qui vient avec des mains plus complexes.

La main PNG se démarque parce qu'elle combine les meilleures caractéristiques des deux types. Elle a un design simple qui est facile à utiliser, mais elle peut quand même gérer des tâches compliquées grâce à son adaptabilité.

Comment fonctionne la main PNG

La main PNG a un design simple mais efficace. Chaque doigt est composé de plusieurs parties reliées par des joints souples, ce qui permet une certaine amplitude de mouvement. Au lieu de tendons traditionnels, la main PNG utilise des bandes intégrées qui aident les doigts à se plier et à fléchir. Ce design aide à éviter les problèmes d'usure courants qui affectent souvent les mains traditionnelles.

Design du doigt

Le design du doigt de la main PNG est assez innovant. Chaque doigt est fabriqué comme une seule pièce, ce qui signifie qu'aucun assemblage n'est nécessaire. C'est une grande amélioration par rapport aux designs traditionnels qui nécessitent de nombreuses pièces. Les joints spécifiques dans le doigt lui permettent de se plier facilement lorsqu'une force de traction est appliquée.

Les bandes à l'intérieur du doigt sont placées stratégiquement pour s'assurer que le doigt peut saisir des objets en toute sécurité sans appliquer de pression inutile sur les pièces mobiles. Cette configuration réduit la friction et l'usure, permettant une performance plus durable.

Mise à l'échelle de la main PNG

Une excellente caractéristique de la main PNG est sa capacité à s'adapter. Cela signifie que les utilisateurs peuvent facilement ajuster sa taille en fonction de la tâche. Si une main plus petite est nécessaire pour des fonctions délicates, le design peut être modifié pour créer une version compacte. Inversement, si des objets plus lourds doivent être manipulés, une version plus grande peut être imprimée sans apporter de changements majeurs au design.

Cette adaptabilité est cruciale pour de nombreuses applications. Elle permet à la main d'être utilisée pour diverses tâches sans avoir besoin de plusieurs modèles différents. Il suffit de changer sa taille pour que la main PNG puisse répondre à divers besoins de manipulation.

Validation expérimentale

Pour s'assurer que la main PNG fonctionne correctement, une série de tests a été réalisée. Ces expériences ont vérifié à quel point la main pouvait soulever différents objets et comment elle se comportait dans diverses conditions.

Capacité de levage

Les tests ont montré que la main PNG peut soulever des objets assez lourds, la plus grande version étant capable de gérer des charges allant jusqu'à 200 N. Ça la rend suffisamment solide pour la plupart des applications industrielles. Les résultats ont montré qu'elle fonctionne bien, peu importe la taille de la main ou le matériau dont elle est faite.

Test de Durabilité

La durabilité de la main a également été testée. Elle a subi des chocs et des tirages, mais n'a montré aucun dommage notable. Cette résistance est une caractéristique critique pour les environnements où l'on attend des mains robotiques qu'elles supportent des conditions difficiles.

Expériences de saisie

Dans une autre série de tests, la main a été évaluée sur sa capacité à ramasser divers objets du quotidien. Les tests comprenaient des objets plus petits comme des pièces de monnaie et des objets plus gros comme des bouteilles. Les résultats variaient selon l'échelle de la main, avec des mains plus grandes performants généralement mieux. Cependant, même les mains plus petites avaient un taux de succès raisonnable, surtout lorsqu'elles étaient conçues avec des caractéristiques comme des ongles pour aider à saisir des petits objets.

Conclusion

La main Print-N-Grip offre une solution pratique et économique pour de nombreuses applications où des matériaux fragiles ou dangereux doivent être manipulés. Son design permet une impression 3D facile, un remplacement rapide et une adaptabilité à diverses tâches.

Ce nouveau type de main robotique réduit considérablement la complexité qui vient avec les designs traditionnels, rendant la robotique plus accessible aux utilisateurs sans compétences spécialisées. Sa capacité à s'adapter renforce encore sa polyvalence, la rendant utile dans un large éventail de domaines.

L'avenir semble prometteur pour ce type de technologie, et il y a un potentiel pour d'autres améliorations, comme le développement de matériaux pouvant résister à des températures plus élevées ou à des environnements chimiques spécifiques. Dans l'ensemble, la main PNG apparaît comme une avancée significative dans la technologie des mains robotiques, fournissant un outil efficace pour une variété de tâches difficiles.

Source originale

Titre: Print-N-Grip: A Disposable, Compliant, Scalable and One-Shot 3D-Printed Multi-Fingered Robotic Hand

Résumé: Robotic hands are an important tool for replacing humans in handling toxic or radioactive materials. However, these are usually highly expensive, and in many cases, once they are contaminated, they cannot be re-used. Some solutions cope with this challenge by 3D printing parts of a tendon-based hand. However, fabrication requires additional assembly steps. Therefore, a novice user may have difficulties fabricating a hand upon contamination of the previous one. We propose the Print-N-Grip (PNG) hand which is a tendon-based underactuated mechanism able to adapt to the shape of objects. The hand is fabricated through one-shot 3D printing with no additional engineering effort, and can accommodate a number of fingers as desired by the practitioner. Due to its low cost, the PNG hand can easily be detached from a universal base for disposing upon contamination, and replaced by a newly printed one. In addition, the PNG hand is scalable such that one can effortlessly resize the computerized model and print. We present the design of the PNG hand along with experiments to show the capabilities and high durability of the hand.

Auteurs: Alon Laron, Eran Sne, Yaron Perets, Avishai Sintov

Dernière mise à jour: 2024-05-20 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2401.16463

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.16463

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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