使用3D打印機(jī)創(chuàng)建的機(jī)器人可以照顧那些黃金歲月的機(jī)器人

世界上的老年人口正在蓬勃發(fā)展。到2050年，年齡在60歲或以上的老年人數(shù)量預(yù)計(jì)將增加一倍以上，并且增長(zhǎng)速度超過(guò)全球所有年齡較小的年齡組。

這種趨勢(shì)伴隨著對(duì)能夠提供24小時(shí)護(hù)理的護(hù)理人員的需求不斷增加，不僅在醫(yī)院或療養(yǎng)院，而且在私人住宅和公寓。

護(hù)理機(jī)器人已經(jīng)被編程為提出護(hù)士會(huì)問(wèn)的問(wèn)題，并且可以監(jiān)控患者跌倒。由于美國(guó)預(yù)期的照顧者短缺，這些機(jī)器人助手預(yù)計(jì)將變得越來(lái)越有市場(chǎng)，到2045年將達(dá)到45萬(wàn)。

“不幸的是，當(dāng)前看護(hù)機(jī)器人的外部硬結(jié)構(gòu)阻止他們進(jìn)行安全的人機(jī)交互，將他們的援助僅限于社交互動(dòng)而非物理互動(dòng)，”拉美西斯馬丁內(nèi)斯說(shuō)，他是工業(yè)工程學(xué)院的助理教授，普渡大學(xué)工程學(xué)院韋爾登生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院。“畢竟，你會(huì)把嬰兒，身體上或認(rèn)知上受損的老人留在機(jī)器人手中嗎?”

材料科學(xué)的最新進(jìn)展使得能夠制造具有可變形體的機(jī)器人或者在觸摸時(shí)重塑的能力，但是軟機(jī)器人的復(fù)雜設(shè)計(jì)，制造和控制目前阻礙了該技術(shù)的商業(yè)化及其在家庭應(yīng)用中的使用。

Martinez和其他普渡大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的設(shè)計(jì)方法，該方法有望實(shí)現(xiàn)使用3D打印機(jī)高效設(shè)計(jì)和制造軟機(jī)器人。該技術(shù)發(fā)表在4月8日的Advanced Functional Materials上。

設(shè)計(jì)過(guò)程包括三個(gè)步驟。首先，用戶使用機(jī)器人的形狀制作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)文件。然后，用戶繪制CAD文件以顯示軟機(jī)器人的不同關(guān)節(jié)將移動(dòng)的方向?？焖儆?jì)算機(jī)算法需要幾秒鐘才能將CAD模型轉(zhuǎn)換為可以使用任何傳統(tǒng)3-D打印機(jī)打印的3-D架構(gòu)軟機(jī)(ASM)。

架構(gòu)的軟機(jī)與人類一樣移動(dòng)，除了肌肉之外，它們依賴于小型電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)從綁在四肢末端的尼龍線拉出。它們可以被擠壓和拉伸至原始長(zhǎng)度的900%以上。

“ASM可以輕松地執(zhí)行復(fù)雜的動(dòng)作，例如抓握或爬行，這項(xiàng)工作向自動(dòng)輕量級(jí)軟機(jī)器人的發(fā)展邁出了一步，”Martinez說(shuō)。“ASM改變身體形態(tài)和步態(tài)以適應(yīng)各種環(huán)境的能力不僅有可能改善護(hù)理，還有災(zāi)難應(yīng)對(duì)機(jī)器人。”

該技術(shù)通過(guò)普渡技術(shù)商業(yè)化辦公室獲得專利。研究人員正在尋找合作伙伴來(lái)測(cè)試和商業(yè)化他們的技術(shù)。

他們的工作與普渡大學(xué)的巨型飛躍慶?；顒?dòng)保持一致，承認(rèn)該大學(xué)在人工智能和健康方面的全球進(jìn)步是普渡大學(xué)成立150周年的一部分。這是為期一年的慶?；顒?dòng)創(chuàng)意節(jié)的四個(gè)主題中的兩個(gè)，旨在展示普渡大學(xué)作為解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的知識(shí)中心。