Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram um atuador hidráulico que permitirá que robôs resistentes operem em locais de desastre e outros ambientes hostis. A Tokyo Tech Venture H-MUSCLE Corporation foi estabelecida para buscar aplicações para o atuador, e o envio de amostras de produtos começará em fevereiro de 2019.

A maioria dos robôs de hoje é movida por motores elétricos, mas atuadores hidráulicos, com seu alto rendimento e resistência ao impacto, seria bem adequado para robôs operando em ambientes hostis. Contudo, atuadores hidráulicos típicos são desenvolvidos para máquinas industriais, como pás elétricas, e são muito grandes e pesados ​​para serem usados ​​em robôs; nem podem fornecer movimento suave ou controle de força.

Koichi Suzumori, professor da Escola de Engenharia de Tóquio, e colegas desenvolveram um atuador hidráulico para resolver esses problemas. O atuador oferece muito mais potência e resistência a choques em comparação com motores elétricos convencionais. Também concede um tamanho menor, maior produção (razão força-massa), e controle mais suave em comparação com atuadores hidráulicos convencionais. Fornecendo alta potência, durabilidade, e excelente controle, o atuador permitirá que os robôs operem nos ambientes mais adversos e realizem trabalhos difíceis com um toque suave.

Este atuador hidráulico é o resultado do Tough Robotics Challenge, organizado pelo Programa Impulsing Paradigm Change through Disruptive Technologies (ImPACT) do Cabinet Office of Japan. Tokyo Tech; JPN Co., Ltd .; Bridgestone Corporation; e KYB Corporation; junto com outras universidades e empresas preocupadas com equipamentos hidráulicos, participamos do desenvolvimento do atuador hidráulico para robôs resistentes desde 2014. Para promover a adoção da tecnologia, A H-MUSCLE enviará amostras de seus cilindros hidráulicos e motores hidráulicos para fabricantes nacionais, expandir sua linha de atuadores para venda futura, e explorar outras aplicações.

Fundo

O Desafio Robótica ImPACT Tough (2014-2018, Gerente de programa:Satoshi Tadokoro, Professor, Tohoku University) conduziu pesquisas com o objetivo de criar robôs para operações difíceis, mesmo em locais de desastres extremos. Como parte deste projeto, atuadores hidráulicos específicos para robôs e sua aplicação robótica foi definida como um tema de pesquisa. Koichi Suzumori (robótica, engenharia de atuador) em Tokyo Tech foi o líder do grupo com os participantes Tokyo Tech; Okayama University; Universidade Ritsumeikan, JPN Co., Ltd .; Bridgestone Corporation; e KYB Corporation. Com a cooperação de muitas outras empresas com tecnologias altamente especializadas, eles conseguiram desenvolver um atuador para robôs hidráulicos que é pequeno, leve, alto rendimento, e deslizamento suave, algo não disponível em produtos existentes.

Méritos de pequeno, leve, atuadores de deslizamento suave

O novo atuador hidráulico oferece os seguintes avanços em relação aos atuadores hidráulicos existentes.

1. Tamanho pequeno. Os Padrões Industriais Japoneses (JIS) especificam apenas cilindros com diâmetro interno de 35 mm ou maior. Contudo, robôs requerem cilindros menores. H-MUSCLE desenvolveu cilindros com um diâmetro interno de 20 a 30 mm em colaboração com JPN Co., Ltd.
2. Alta relação força-massa. "Força" é a força axial gerada, e "massa" é o peso do próprio cilindro. Os robôs requerem uma relação força-massa mais alta do que o maquinário industrial estacionário geral. Embora a figura seja apenas de uma amostra representativa, Os cilindros H-MUSCLE podem produzir um valor esmagadoramente mais alto. Isso foi possível por (1) uma pressão de transmissão de 35 MPa, (2) ligas de titânio e magnésio, e (3) design inventivo.
3. Deslizamento suave. Este cilindro opera a uma pressão notavelmente mais baixa do que os cilindros JIS normais. Os cilindros e motores hidráulicos convencionais têm vedações rígidas entre o pistão e o cilindro para vedar no fluido, e o grande atrito causado por isso impedia movimentos suaves e o controle da força. Com vedações de baixo atrito e design criativo, esta pesquisa percebeu baixo atrito, cerca de um décimo dos produtos convencionais. Isso resolve a dificuldade de movimento preciso e controle de força encontrados com robôs hidráulicos convencionais.

A ImPACT construiu vários protótipos robustos de robô para testar aplicações potenciais para o atuador hidráulico.