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3d打印的機(jī)器人具有防震皮膚

2022-06-30 07:58:30 編輯:柏明兒 來源:
導(dǎo)讀 看過無人機(jī)視頻或《太空堡壘》(BattleBots)一集的人都知道,機(jī)器人會崩潰——通常是因為它們沒有合適的襯墊來保護(hù)自己。但本周,麻省理工

看過無人機(jī)視頻或《太空堡壘》(BattleBots)一集的人都知道,機(jī)器人會崩潰——通常是因為它們沒有合適的襯墊來保護(hù)自己。

但本周,麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與人工智能實驗室(CSAIL)的研究人員將提出一種3d打印軟材料的新方法,該方法能使機(jī)器人在行動中更安全、更精確,并可用于提高無人機(jī)、電話、鞋子、頭盔等設(shè)備的耐用性。

該團(tuán)隊的“可編程粘彈性材料”(PVM)技術(shù)允許用戶將3d打印對象的每個單獨(dú)部分編程成他們想要的精確剛度和彈性水平,這取決于他們需要的任務(wù)。

例如,在3d打印出一個可以跳躍移動的立方體機(jī)器人后,研究人員給它配備了減震“皮膚”,它只消耗傳輸?shù)降孛娴哪芰康?/250。

CSAIL項目主管丹妮拉?羅斯(Daniela Rus)表示:“這種減少完全不同于防止無人機(jī)的旋翼折斷,或防止傳感器在落地時破裂?!绷_斯負(fù)責(zé)監(jiān)督該項目,并與人合寫了一篇相關(guān)論文。“這些材料讓我們能夠制造出具有粘彈性的3d打印機(jī)器人,用戶可以在打印時輸入這些材料,作為制造過程的一部分?!?/p>

這些外殼還能讓機(jī)器人的著陸精度提高近四倍,這表明類似的減震器可以用來延長送貨無人機(jī)的壽命,比如亞馬遜(Amazon)和谷歌正在開發(fā)的送貨無人機(jī)。

這篇新論文將于下周在韓國舉行的IEEE/RSJ智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會議上發(fā)表。它是由Rus與三位博士后共同撰寫的:主要作者Robert MacCurdy和Jeffrey Lipton,以及第三作者李曙光。

給事情潑冷水

設(shè)置阻尼器有很多原因,從控制鋼琴的音調(diào),到保持汽車輪胎在地面上,再到保護(hù)像無線電發(fā)射塔這樣的結(jié)構(gòu)不受暴風(fēng)雨的影響。

最常見的阻尼材料是“粘彈”,如橡膠和塑料,具有固體和液體性質(zhì)。粘彈性材料價格便宜,結(jié)構(gòu)緊湊,容易找到,但通常只在特定尺寸和特定阻尼水平下才能買到,因為定制它們非常耗時。

該團(tuán)隊意識到,解決方案是3d打印。通過在設(shè)計中加入不同力學(xué)性能的材料,3d打印允許用戶對材料進(jìn)行“編程”,以滿足他們對物體每個部分的精確需求。

利普頓說:“使用現(xiàn)有的制造方法很難定制軟物體,因為你需要進(jìn)行注塑或其他一些工業(yè)過程?!薄?d打印開辟了更多的可能性,讓我們提出這樣一個問題:‘我們能做出以前不能做出的東西嗎?’”

該團(tuán)隊使用標(biāo)準(zhǔn)的3d打印機(jī),使用一種固體、液體和一種叫做TangoBlack+的柔性橡膠狀材料來打印立方體和它的表皮。PVM過程與Rus之前的3d打印機(jī)器人工作相關(guān),用噴墨打印機(jī)一層一層地沉積不同材料的液滴,然后用紫外線固化非液體。

立方體機(jī)器人包括一個剛體、兩個電機(jī)、一個微控制器、電池和慣性測量單元傳感器。四層環(huán)形金屬條作為推動立方體的彈簧。

哥倫比亞大學(xué)的工程學(xué)教授、《制造:3d打印的新世界》一書的合著者之一的Hod Lipson說:“通過將多種材料結(jié)合在一起來獲得基本材料范圍之外的性能,這項工作突破了打印的極限?!薄白钪匾氖?,能夠在單一印刷作業(yè)中實現(xiàn)這一點(diǎn),提高了增材制造的門檻?!?/p>

Rus說PVMs還可以有很多其他的保護(hù)用途,包括減震跑鞋和頭盔。例如,通過抑制機(jī)器人馬達(dá)帶來的運(yùn)動,PVMs不僅能夠保護(hù)相機(jī)和傳感器等敏感部件,還能讓機(jī)器人更容易控制。

“能夠?qū)σ粋€物體的不同區(qū)域進(jìn)行編程,對于像頭盔這樣的東西來說具有重要的意義,”麥克科迪說?!澳憧梢宰屇承┎考牟牧献屇愕念^部舒適地休息,而其他的減震材料則用于最有可能在碰撞中受到影響的部分。”


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