I ricercatori del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) hanno sviluppato un attuatore idraulico che consentirà a robot robusti di operare in siti disastri e altri ambienti difficili. La Tokyo Tech Venture H-MUSCLE Corporation è stata costituita per perseguire applicazioni per l'attuatore, e la spedizione dei campioni di prodotto inizierà a febbraio 2019.

La maggior parte dei robot odierni è azionata da motori elettrici, ma attuatori idraulici, con il loro alto rendimento e resistenza agli urti, sarebbe adatto a robot che operano in ambienti difficili. Però, tipici attuatori idraulici sono sviluppati per macchinari industriali, come pale elettriche, e sono troppo grandi e pesanti per essere utilizzati nei robot; né possono fornire un movimento regolare o il controllo della forza.

Il professore della Tokyo Tech School of Engineering Koichi Suzumori e colleghi hanno sviluppato un attuatore idraulico per risolvere questi problemi. L'attuatore offre potenza e resistenza agli urti notevolmente superiori rispetto ai motori elettrici convenzionali. Garantisce anche una dimensione più piccola, maggiore potenza (rapporto forza-massa), e un controllo più fluido rispetto agli attuatori idraulici convenzionali. Fornendo un'elevata potenza, durata, e ottimo controllo, l'attuatore consentirà ai robot di operare negli ambienti più difficili ed eseguire lavori pesanti con un tocco delicato.

Questo attuatore idraulico è il risultato della Tough Robotics Challenge, organizzato dall'Impulsing Paradigm Change through Disruptive Technologies Program (ImPACT) del Cabinet Office of Japan. Tecnologia di Tokyo; JPN Co., srl; Bridgestone Corporation; e KYB Corporation; insieme ad altre università e imprese che si occupano di attrezzature idrauliche, hanno partecipato allo sviluppo dell'attuatore idraulico per robot robusti dal 2014. Per promuovere l'adozione della tecnologia, H-MUSCLE spedirà campioni dei suoi cilindri idraulici e motori idraulici a produttori nazionali, espandere la propria gamma di attuatori per la vendita futura, ed esplorare ulteriori applicazioni.

Sfondo

La sfida della robotica ImpACT Tough (2014-2018, Responsabile del programma:Satoshi Tadokoro, Professoressa, Tohoku University) ha condotto ricerche con l'obiettivo di creare robot per operazioni difficili, anche in siti di disastri estremi. Come parte di questo progetto, gli attuatori idraulici specifici per i robot e la loro applicazione robotica sono stati fissati come tema di ricerca. Koichi Suzumori (robotica, ingegneria attuatori) a Tokyo Tech è stato il leader del gruppo con i partecipanti Tokyo Tech; Università di Okayama; Università Ritsumeikan, JPN Co., srl; Bridgestone Corporation; e KYB Corporation. Con la collaborazione di molte altre imprese con tecnologie altamente specializzate, sono riusciti a sviluppare un attuatore per robot idraulici di piccole dimensioni, leggero, alto rendimento, e scorrevole, qualcosa non disponibile nei prodotti esistenti.

Meriti del piccolo, leggero, attuatori a scorrimento liscio

Il nuovo attuatore idraulico offre i seguenti progressi rispetto agli attuatori idraulici esistenti.

1. Taglia piccola. Gli standard industriali giapponesi (JIS) specificano solo cilindri con un diametro interno di 35 mm o superiore. Però, i robot richiedono cilindri più piccoli. H-MUSCLE ha sviluppato cilindri con un diametro interno da 20 a 30 mm in collaborazione con JPN Co., Ltd.
2. Elevato rapporto forza-massa. "Forza" è la forza assiale generata, e "massa" è il peso del cilindro stesso. I robot richiedono un rapporto forza-massa più elevato rispetto ai macchinari industriali fissi generici. Sebbene la cifra sia solo di un campione rappresentativo, I cilindri H-MUSCLE possono produrre un valore straordinariamente più alto. Ciò è stato reso possibile da (1) una pressione di azionamento di 35 MPa, (2) leghe di titanio e magnesio, e (3) disegno inventivo.
3. Scivolamento regolare. Questo cilindro funziona a una pressione notevolmente inferiore a quella dei normali cilindri JIS. I cilindri e i motori idraulici convenzionali hanno guarnizioni rigide tra il pistone e il cilindro per sigillare nel fluido, e il grande attrito che ne derivava impediva movimenti fluidi e controllo della forza. Con guarnizioni a basso attrito e design innovativo, questa ricerca ha realizzato un basso attrito, circa un decimo dei prodotti convenzionali. Questo risolve la difficoltà nel movimento preciso e nel controllo della forza riscontrata con i robot idraulici convenzionali.

ImPACT ha costruito diversi prototipi di robot robusti per testare potenziali applicazioni per l'attuatore idraulico.