Для работы этого напечатанного на 3D-принтере захвата не требуется электроника

May 16, 2023

Этот мягкий роботизированный захват не только напечатан в 3D за один раз, но и не требует никакой электроники для работы.

Устройство было разработано командой робототехников из Калифорнийского университета в Сан-Диего в сотрудничестве с исследователями корпорации BASF, которые подробно рассказали о своей работе в недавнем выпуске журнала Science Robotics.

Исследователи хотели разработать мягкий захват, который был бы готов к использованию сразу после распечатки на 3D-принтере, оснащенный встроенными датчиками гравитации и прикосновения. В результате захват может захватывать, удерживать и отпускать объекты. До этой работы такого захвата не существовало.

«Мы разработали функции таким образом, чтобы серия клапанов позволяла захвату как захватывать контакт, так и отпускать его в нужный момент», — сказал Ичен Чжай, постдокторант Лаборатории биоинспирированной робототехники и дизайна Калифорнийского университета в Сан-Диего и ведущий автор статьи, которая была опубликована в номере журнала Science Robotics от 21 июня. «Это первый раз, когда такой захват может одновременно захватывать и отпускать. Все, что вам нужно сделать, это повернуть захват горизонтально. Это вызывает изменение потока воздуха в клапанах, в результате чего два пальца захвата освобождаются».

Эта плавная логика позволяет роботу запоминать, когда он схватил объект и удерживает его. Когда он обнаруживает, что вес объекта отталкивается в сторону при вращении в горизонтальное положение, он отпускает объект.

Мягкая робототехника обещает позволить роботам безопасно взаимодействовать с людьми и хрупкими объектами. Этот захват можно установить на роботизированную руку для промышленного производства, производства продуктов питания и обработки фруктов и овощей. Его также можно установить на робота для выполнения исследовательских и исследовательских задач. Кроме того, он может работать автономно, используя баллон с газом под высоким давлением в качестве единственного источника энергии.

Большинство мягких роботов, напечатанных на 3D-принтере, часто имеют определенную степень жесткости; содержать большое количество протечек при выходе из принтера; и после печати требуется изрядная обработка и сборка, чтобы их можно было использовать.

Команда преодолела эти препятствия, разработав новый метод 3D-печати, который предполагает, что сопло принтера прослеживает непрерывный путь через весь рисунок каждого напечатанного слоя.

«Это все равно, что нарисовать картинку, даже не отрывая карандаша от страницы», — сказал Майкл Т. Толли, старший автор статьи и доцент Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Этот метод снижает вероятность протечек и дефектов напечатанного изделия, которые очень распространены при печати мягкими материалами.

Новый метод также позволяет печатать тонкие стенки толщиной до 0,5 миллиметра. Более тонкие стенки и сложные изогнутые формы допускают более высокий диапазон деформации, в результате чего структура в целом становится более мягкой. Исследователи основали метод на эйлеровом пути, который в теории графов представляет собой след в графе, который касается каждого ребра этого графа один и только один раз.

«Когда мы следовали этим правилам, мы смогли последовательно печатать функциональных пневматических мягких роботов со встроенными схемами управления», — сказал Толли.

Настольное цифровое производство автономных монолитных устройств мягкой робототехники со встроенными схемами гидравлического управления

Ичен Чжайн, Цзиоаяо Ян, Бенджамин Ши, Майкл Т. Толли, Калифорнийский университет, Сан-Диего

Альберт Де Бур, Мартин Фабер, Джошуа Сперос, Рохини Гупта, BASF

Будьте в курсе всех последних новостей из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Подпишитесь на рассылку сегодня.

Вы успешно подписаны на информационный бюллетень UC San Diego Today.