Jared Lepora, a bristoli Bristol Grammar School tanulója, és édesapja, Nathan Lepora, a Bristol Egyetem robotikai professzora, közösen alkottak meg egy különleges robotkezet, amely kizárólag Lego Mindstorms elemekből épül fel. Ez az innovatív eszköz képes tárgyakat megfogni és mozgatni, működése pedig hasonló tulajdonságokat mutat a legfejlettebb robotkéz-modellekhez.
A projekt kezdete és inspirációja
Jared mindössze 14 éves volt, amikor elkezdte fejleszteni ezt a robotkezet az édesapjával együtt. Nathan Lepora, aki a Bristol Egyetemen dolgozik robotikusként, nagyban hozzájárult a tervezéshez és a megvalósításhoz. Jared így mesél az inspirációról: „Az apukám professzor a Bristol Egyetemen, aki robotikával foglalkozik, és nagyon megtetszettek nekem a robotkéz-tervek. Ez ösztönzött arra, hogy egy oktatási formában, kizárólag Lego elemekből készítsem el saját kezemet.”
A Lego Mindstorms alapú robotkéz felépítése
A készülék működését a legmodernebb robotikai kézmodellekből vett elvek inspirálták, különösen a Pisa/IIT SoftHand nevű fejlesztésből. Ugyanakkor Jaredék csak kereskedelmi forgalomban kapható Lego Mindstorms alkatrészeket használtak fel – ezek oktatási célú készletek programozható robotok építéséhez.
- Motorok és működtetés: A kéz két motorral működik, amelyek ín-szerű köteleken keresztül mozgatják az ujjakat.
- Ujjízületek: A négy ujj mindegyike három ízülettel rendelkezik, ami lehetővé teszi az emberi kézhez hasonló hajlékonyságot.
- Differenciálmechanizmus: Egy Lego kuplungfogaskerekekből álló differenciálkapcsoló köti össze az ujjakat. Ez azt eredményezi, hogy az ujjak egyszerre mozognak addig, amíg valamelyik hozzá nem ér egy tárgyhoz – ekkor megállnak, így biztosítva a stabil fogást.
Teljesítmény és tesztek
A Lego kéz különböző háztartási tárgyakat sikeresen meg tudott fogni és mozgatni. Ezek között szerepelt például egy műanyag pohár, egy tál és egy 0,8 kilogrammos plüssjáték is.
A mozgás sebessége is figyelemre méltó: egyetlen ujj körülbelül 0,84 másodperc alatt záródik be teljesen, míg nyitása 0,97 másodpercet vesz igénybe. Ez nagyjából fele olyan gyors, mint a Pisa/IIT SoftHand 3D-nyomtatott változatának fém csapágyakkal ellátott ujjai.
Statikus terheléses vizsgálatok során az egyik ujj:
- 5 newton terhelést bírt el
- 6 newton súlyt tudott tolni
- 1,8 newton záróerőt produkált
Ezzel szemben a 3D-nyomtatott változat:
- 8 newton terhelést bírt el
- 7 newton súlyt tudott tolni
- 2 newton záróerőt produkált
Korlátok és előnyök
Nathan Lepora szerint: „Soha nem fogunk olyan képességű kezet kapni Lego elemekből, mint amilyet egy 3D-nyomtatott modell nyújt.” Ennek ellenére a Lego kéz jelentős előnyt jelent oktatási célokra és prototípus-készítésre.
A Lego kéz mérete is nagyobb: az egyes ujjak hossza 145 milliméter, szélességük pedig 30 milliméter – ez jóval nagyobb méretű az emberi kéznél vagy a kisebb robotkezeknél.
A jövőbeli fejlesztések lehetőségei
Bár a Lego Mindstorms termékcsaládot 2022-ben megszüntették, Jared elmondása szerint az eszköz továbbra is fejleszthető más Lego elemekkel. A motorok úgy vannak kialakítva, hogy könnyen eltávolíthatók legyenek, így újabb vagy modernebb motorokkal is helyettesíthetők.
Összegzés
Egy fiatal diák és apja közös munkája bizonyítja, hogy akár egyszerű oktatási eszközökből is létrehozható olyan robotikai fejlesztés, amely komoly funkciókat tud ellátni. A Lego Mindstorms alapú robotkéz nemcsak oktatási értékkel bír, hanem inspirációt adhat azoknak is, akik szeretnének belevágni a robotika világába anélkül, hogy drága vagy speciális alkatrészekhez férnének hozzá.
Kulcsszavak: Lego Mindstorms robotkéz, Pisa/IIT SoftHand, robotika oktatás, Bristol Grammar School diákjai, Nathan Lepora professzor, innovatív robotikai fejlesztés.