研究人員更加接近 Get and Go 印刷機(jī)器人的設(shè)計(jì)

機(jī)器人研究人員的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)具有自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的軟機(jī)器人的3D打印，該機(jī)器人可以制造，然后立即離開打印機(jī)作為功能完備的機(jī)器。

加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員認(rèn)為，通過使用商用3D打印機(jī)將復(fù)雜的傳感器嵌入機(jī)器人肢體和夾子中，他們更接近于設(shè)計(jì)這些所謂的“起床和移動(dòng)機(jī)器人” 。

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由圣地亞哥大學(xué)的研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)開發(fā)的帶有嵌入式傳感器的新型軟機(jī)器人的原型。 (圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校David Baillot / Jacobs School)

然而，雖然這是他們最終目標(biāo)的一個(gè)重要里程碑，但該大學(xué)雅各布工程學(xué)院的團(tuán)隊(duì)承認(rèn)，他們需要改進(jìn)所使用的材料，然后3D打印機(jī)器人才能完全發(fā)揮其預(yù)期效果。

研究人員表示，從歷史上看，制造可以打印然后自動(dòng)啟動(dòng)的機(jī)器人的挑戰(zhàn)是為軟機(jī)器人開發(fā)有效的傳感器。典型的傳感器采用剛性部件制造; 然而，軟機(jī)器人顯然需要比使用典型金屬或塑料部件制造的機(jī)器人更靈活且具有更復(fù)雜的表面和運(yùn)動(dòng)的部件。

“軟機(jī)器人的傳感器設(shè)計(jì)是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，因?yàn)閷?duì)其功能至關(guān)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)范圍很廣(例如，幾何形狀，材料，驅(qū)動(dòng)類型等)，”研究人員在發(fā)表于他們在Frontiers期刊上的工作的論文中寫道。在機(jī)器人和AI。“雖然傳統(tǒng)的剛性傳感器在特定情況下可有效地用于軟機(jī)器人，但直接集成到軟機(jī)器人體內(nèi)的傳感器可以幫助改善其外部感受和內(nèi)部感受能力。”

為克服這一障礙，研究人員采取了兩步走的方法。首先，他們選擇了商用打印機(jī) - 用于許多機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的Stratasys Objet350 Connex3作為他們的制造方法。

據(jù)報(bào)道，他們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)幫助他們選擇材料的發(fā)現(xiàn)。他們觀察到3D打印機(jī)使用的材料之一是由碳顆粒制成，當(dāng)連接到電源時(shí)，碳顆?？梢詾閭鞲衅鞴╇?。研究人員報(bào)告稱，他們使用這種黑色樹脂制造嵌入由透明聚合物制成的機(jī)器人部件中的傳感器。

玩材料

具體而言，研究人員使用了多種聚合物，包括柔性半透明光聚合物TangoPlus FLX930; 靈活的黑色光聚合物TangoBlackPlus FLX980; 一種剛性，透明的光聚合物，VeroClear RGD810; 和一種柔韌的低收率聚合物SUP705作為支撐材料。他們說，黑色樹脂可作為傳感器的導(dǎo)電痕跡。

“我們使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件創(chuàng)建傳感器的幾何形狀，使用3D打印機(jī)制作我們的設(shè)計(jì)，并使用銀漿和機(jī)械應(yīng)變消除來固定電線，”研究人員寫道。

研究人員創(chuàng)造了許多原型來證明他們的過程是有效的，包括機(jī)器人抓手和小型軟機(jī)器人。

該團(tuán)隊(duì)在研究期間確實(shí)了解了他們的材料和工藝的某些限制。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拉伸時(shí)，傳感器在與人體皮膚大致相同的應(yīng)變下失敗，這并不是意料之外的。

然而，打印機(jī)使用的聚合物并不意味著通過設(shè)計(jì)導(dǎo)電，因此研究人員發(fā)現(xiàn)它們的性能并不是最佳的，他們說。機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行之前還需要進(jìn)行大量的后處理 - 包括清洗雜質(zhì)以及干燥 - 因此尚未實(shí)現(xiàn)“起動(dòng)和走動(dòng)”特性。