使用3D打印機創(chuàng)建的機器人可以照顧那些黃金歲月的機器人

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)計將增加一倍以上，并且增長速度超過全球所有年齡較小的年齡組。

這種趨勢伴隨著對能夠提供24小時護理的護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。

護理機器人已經(jīng)被編程為提出護士會問的問題，并且可以監(jiān)控患者跌倒。由于美國預(yù)期的照顧者短缺，這些機器人助手預(yù)計將變得越來越有市場，到2045年將達到45萬。

“不幸的是，當前看護機器人的外部硬結(jié)構(gòu)阻止他們進行安全的人機交互，將他們的援助僅限于社交互動而非物理互動，”拉美西斯馬丁內(nèi)斯說，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，你會把嬰兒，身體上或認知上受損的老人留在機器人手中嗎?”

材料科學(xué)的最新進展使得能夠制造具有可變形體的機器人或者在觸摸時重塑的能力，但是軟機器人的復(fù)雜設(shè)計，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)計方法，該方法有望實現(xiàn)使用3D打印機高效設(shè)計和制造軟機器人。該技術(shù)發(fā)表在4月8日的Advanced Functional Materials上。

設(shè)計過程包括三個步驟。首先，用戶使用機器人的形狀制作計算機輔助設(shè)計文件。然后，用戶繪制CAD文件以顯示軟機器人的不同關(guān)節(jié)將移動的方向。快速計算機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打印機打印的3-D架構(gòu)軟機(ASM)。

架構(gòu)的軟機與人類一樣移動，除了肌肉之外，它們依賴于小型電動機，這些電動機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度的900%以上。

“ASM可以輕松地執(zhí)行復(fù)雜的動作，例如抓握或爬行，這項工作向自動輕量級軟機器人的發(fā)展邁出了一步，”Martinez說。“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理，還有災(zāi)難應(yīng)對機器人。”

該技術(shù)通過普渡技術(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測試和商業(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?；顒颖３忠恢?，承認該大學(xué)在人工智能和健康方面的全球進步是普渡大學(xué)成立150周年的一部分。這是為期一年的慶?；顒觿?chuàng)意節(jié)的四個主題中的兩個，旨在展示普渡大學(xué)作為解決現(xiàn)實問題的知識中心。