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Friday, May 14, 2021

स्लिपरी वेट वेट: फिजिक्स का नया कानून इंसानों और रोबोटों को स्पर्श के घर्षण को समझने में मदद करता है

गीले होने पर फिसलन का भौतिकी

शोधकर्ताओं ने अब भौतिकी के एक नए नियम का वर्णन किया है जिसमें इलास्टोहाइड्रोडायनामिक स्नेहन (ईएचएल) घर्षण के लिए जिम्मेदार है, जो रोबोट प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला को आगे बढ़ाना चाहिए। ईएचएल घर्षण तब होता है जब दो ठोस सतह उनके बीच द्रव की एक पतली परत के संपर्क में आती हैं। साभार: लिलियन ह्सियाओ

यद्यपि रोबोट उपकरणों का उपयोग विधानसभा लाइनों से लेकर चिकित्सा तक हर चीज में किया जाता है, इंजीनियरों के पास घर्षण के लिए एक कठिन समय है जो तब होता है जब उन वस्तुओं को पकड़ते हैं – विशेष रूप से गीला वातावरण में। शोधकर्ताओं ने अब भौतिकी के एक नए कानून की खोज की है जो इस प्रकार के घर्षण के लिए जिम्मेदार है, जो कि रोबोट प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला को आगे बढ़ाना चाहिए।

“यहां हमारा काम दूरबीन और विनिर्माण जैसे अनुप्रयोगों में अधिक विश्वसनीय और कार्यात्मक हैप्टिक और रोबोट उपकरणों को बनाने का द्वार खोलता है,” रासायनिक और जैव-रासायनिक इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर, लिलियन ह्सियाओ कहते हैं। उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी और काम पर एक कागज के इसी लेखक।

इस मुद्दे पर इलास्टोहाइड्रोडायनामिक स्नेहन (ईएचएल) घर्षण कहा जाता है, जो कि दो ठोस सतहों के बीच तरल पदार्थ की एक पतली परत के संपर्क में आने पर होता है। इसमें वह घर्षण शामिल होगा जो तब होता है जब आप अपनी उंगलियों को एक साथ रगड़ते हैं, तरल पदार्थ के साथ आपकी त्वचा पर प्राकृतिक रूप से होने वाली तेल की पतली परत होती है। लेकिन यह एक रोबोट के पंजे पर भी लागू हो सकता है जो एक ऐसी वस्तु को उठाता है जिसे तेल के साथ लेपित किया गया है, या एक शल्य चिकित्सा उपकरण के लिए जिसका उपयोग मानव शरीर के अंदर किया जा रहा है।

एक कारण घर्षण महत्वपूर्ण है क्योंकि यह हमें चीजों को बिना गिराए रखने में मदद करता है।

हिसिया कहते हैं, “घर्षण को समझना मनुष्यों के लिए सहज है – तब भी जब हम साबुन के बर्तन संभाल रहे होते हैं।” “लेकिन ईएचएल घर्षण का हिसाब लगाना बेहद मुश्किल है जब रोबोट में क्षमताओं को नियंत्रित करने वाली सामग्री को विकसित किया जाए।”

ईएचएल घर्षण को नियंत्रित करने में मदद करने वाली सामग्रियों को विकसित करने के लिए, इंजीनियरों को एक रूपरेखा की आवश्यकता होगी जिसे समान रूप से विभिन्न प्रकार के पैटर्न, सामग्री और गतिशील ऑपरेटिंग परिस्थितियों में लागू किया जा सकता है। और यह ठीक वैसा ही है जैसा शोधकर्ताओं ने खोजा है।

“इस कानून का उपयोग ईएचएल घर्षण के लिए किया जा सकता है, और इसे कई अलग-अलग नरम प्रणालियों पर लागू किया जा सकता है – जब तक कि वस्तुओं की सतहों को पैटर्न नहीं दिया जाता है,” हिसिया कहते हैं।

इस संदर्भ में, सतह के पैटर्न हमारी उंगलियों की युक्तियों पर थोड़ा उठाए गए सतहों से रोबोट उपकरण की सतह में खांचे तक कुछ भी हो सकते हैं।

Hsiao और उसके स्नातक छात्र युनु पेंग द्वारा संयुक्त रूप से विकसित किया गया नया भौतिक सिद्धांत, EHL घर्षण को समझने में खेलने के लिए सभी शारीरिक बलों के लिए चार समीकरणों का उपयोग करता है। कागज में, अनुसंधान टीम ने तीन प्रणालियों में कानून का प्रदर्शन किया: मानव उंगलियां; एक जैव प्रेरित रोबोट उंगलियों; और एक उपकरण जिसे ट्राइबो-रियोमीटर कहा जाता है, जिसका उपयोग घर्षण बलों को मापने के लिए किया जाता है। पेंग कागज के पहले लेखक हैं।

“ये परिणाम रोबोटिक हाथों में बहुत उपयोगी हैं जिनके पास विनिर्माण प्रक्रियाओं को संभालने के लिए अधिक सूक्ष्म नियंत्रण है,” ह्सियाओ कहते हैं। “और इसमें दूरबीन के दायरे में स्पष्ट अनुप्रयोग हैं, जिसमें सर्जन शल्य क्रियाओं को करने के लिए दूर से रोबोटिक उपकरणों को नियंत्रित करते हैं। हम इसे स्पर्श को समझने और सिंथेटिक सिस्टम में स्पर्श को नियंत्रित करने के लिए एक मौलिक उन्नति के रूप में देखते हैं। ”

संदर्भ: “एलास्टोहाइड्रोडायनामिक घर्षण रोबोट और मानव उंगलियों पर नरम माइक्रोप्रैटेड सब्सट्रेट” 29 अप्रैल 2021, प्रकृति सामग्री
DOI: 10.1038 / s41563-021-00990-9

पेपर क्रिस्टोफर सेराफस द्वारा सह-लेखक था, एक पीएच.डी. NC राज्य में छात्र; कैथरीन हिल, नेकां राज्य में एक स्नातक छात्र; Anzu Kawazoe, Yitian Shao और Yon Visell of California-Santa Barbara; और कैलिफोर्निया यूनिवर्सिटी-लॉस एंजिल्स के केनेथ गुटिएरेज़ और वेरोनिका जे सैंटोस।

यह कार्य अनुदान संख्या CBET-2042635 के तहत AAAS मैरियन मिलिगन मेसन अवार्ड और नेशनल साइंस फाउंडेशन के सहयोग से किया गया था।

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