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加州大学使用3D打印创建“类似于昆虫”的软机器人

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-28 08:55:09   来源:疯狂制造控  浏览次数:1482  
核心提示:加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员已经使用3D打印技术生产出了柔软而灵活的行走类昆虫机器人。用于制造机器人的预算型增材制
        加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员已经使用3D打印技术生产出了柔软而灵活的行走“类昆虫”机器人。用于制造机器人的预算型增材制造技术可以降低3D打印软机器人的入门成本,并为该技术在对人类不安全的地方打开新的应用。

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根据研究人员的说法,制造(zao)昆虫机(ji)器人的主(zhu)要(yao)挑战之一是重(zhong)建复(fu)杂的外(wai)(wai)骨骼结(jie)构(gou)力学。外(wai)(wai)壳(qiao)需要(yao)提供包括结(jie)构(gou)支撑、关(guan)节灵活性、身体保护(hu)、传感、抓取和附着等多种(zhong)功能。圣地亚哥的研究小组观察到,昆虫四肢的活动能力是由刚性、柔性和梯度刚度元素的排列决定的,而昆虫的外骨骼是刚性和柔性机械部件的混合结构。因此,未来的迭代需要一种混合的构建方法,以便更好地反映它们所基于的昆虫模型。

最近,机器人专家开始使用多材料3D打印、激光切割、层压和压铸法,将身体和四肢的适应性纳入机器人设计中。这些制造技术也有缺点,因为它们通常以获取昂贵且耗时的制造工具为代价,这些工具提供了有限的材料选择。

为了使他们能够以更节省成本的方式3D打印柔性和弹性外骨骼,研究团队设计了一种新颖的混合方法,称为弹性骨骼打印。使用熔融沉积建模(FDM)3D打印机和3D打印材料(例如ABS材料)使该方法更便宜且更易于使用。此外,新技术不同于传统方法,而是通过将3D刚性细丝直接打印到加热的热塑性薄膜上,来制造软机器人。这种方法为沉积的材料提供了灵活而坚固的基础层,并能够精确控制机器人体内关节和支杆的刚度和特性。

在标(biao)准FDM 打印(yin)中(zhong),塑料丝(例如ABS或(huo)聚乳酸(suan)(PLA))通过(guo)加热(re)喷嘴的孔口挤(ji)出(chu),并沉(chen)积(ji)在平(ping)坦的打印(yin)表面(mian)上(shang)。另一(yi)方面(mian),柔(rou)性骨(gu)架工艺使用改良的Prusa i3 MK3S或(huo)LulzBot Taz 6 FDM 3D打印(yin)机,将3D打印(yin)材(cai)料直接(jie)沉(chen)积(ji)到加热(re)的热(re)塑性基(ji)础层上(shang)。这导致沉(chen)积(ji)材(cai)料与(yu)不可延伸的柔(rou)性基(ji)材(cai)之间的高(gao)粘(zhan)结(jie)强度,从而提高(gao)了抗疲劳性。柔(rou)性骨(gu)架打印(yin)的粘(zhan)合(he)过(guo)程(cheng)也不需要额外(wai)的粘(zhan)合(he)剂或(huo)固化剂,因为3D打印(yin)材(cai)料在挤(ji)出(chu)过(guo)程(cheng)中(zhong)直接(jie)粘(zhan)合(he)到基(ji)础层上(shang)。

 
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