研究人員更加接近 Get and Go 印刷機器人的設(shè)計

機器人研究人員的目標之一是實現(xiàn)具有自動驅(qū)動的軟機器人的3D打印，該機器人可以制造，然后立即離開打印機作為功能完備的機器。

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

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由圣地亞哥大學(xué)的研究人員使用標準3D打印機開發(fā)的帶有嵌入式傳感器的新型軟機器人的原型。 (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的一個重要里程碑，但該大學(xué)雅各布工程學(xué)院的團隊承認，他們需要改進所使用的材料，然后3D打印機器人才能完全發(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啟動的機器人的挑戰(zhàn)是為軟機器人開發(fā)有效的傳感器。典型的傳感器采用剛性部件制造; 然而，軟機器人顯然需要比使用典型金屬或塑料部件制造的機器人更靈活且具有更復(fù)雜的表面和運動的部件。

“軟機器人的傳感器設(shè)計是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，因為對其功能至關(guān)重要的設(shè)計參數(shù)范圍很廣(例如，幾何形狀，材料，驅(qū)動類型等)，”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器人，但直接集成到軟機器人體內(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 - 用于許多機器人實驗室的Stratasys Objet350 Connex3作為他們的制造方法。

據(jù)報道，他們還發(fā)現(xiàn)了一個幫助他們選擇材料的發(fā)現(xiàn)。他們觀察到3D打印機使用的材料之一是由碳顆粒制成，當連接到電源時，碳顆?？梢詾閭鞲衅鞴╇姟Ｑ芯咳藛T報告稱，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。

“我們使用計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件創(chuàng)建傳感器的幾何形狀，使用3D打印機制作我們的設(shè)計，并使用銀漿和機械應(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，包括機器人抓手和小型軟機器人。

該團隊在研究期間確實了解了他們的材料和工藝的某些限制。他們發(fā)現(xiàn)，當拉伸時，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，打印機使用的聚合物并不意味著通過設(shè)計導(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。機器人在實際運行之前還需要進行大量的后處理 - 包括清洗雜質(zhì)以及干燥 - 因此尚未實現(xiàn)“起動和走動”特性。