3D-печатный захват не требует электроники для работы

Персонал по производству порошковых сыпучих материалов | 01 августа 2023 г.

Команда робототехников из инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего (USCSD) в сотрудничестве с исследователями из корпорации BASF создала первый захват, напечатанный на 3D-принтере.

Захваты используются в основном для захвата и размещения на этапе упаковки продукции в пищевой, косметической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Этот мягкий роботизированный захват напечатан на 3D-принтере за один отпечаток и работает без электроники.

Исследователи хотели разработать мягкий захват, который можно было бы использовать сразу на 3D-принтере, оснащенный встроенными датчиками силы тяжести и прикосновения. Захват может поднимать, удерживать и отпускать предметы.

«Мы разработали функции так, чтобы ряд клапанов позволял захвату одновременно захватывать контакт и отпускать его в нужный момент», — сказал Ичен Чжай, постдокторант Лаборатории биоинспирированной робототехники и дизайна при USCSD и ведущий автор исследования статья, опубликованная в журнале Science Robotics. Статья «Настольное изготовление монолитных мягких роботизированных устройств со встроенными схемами гидравлического управления» была опубликована 21 июня 2023 года.

«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», — добавил Чжай.

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.

Мягкие захваты существуют уже давно и позволяют 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.

Что касается источника питания, поскольку для него не требуется электроника, захват может работать без привязки, используя баллон с газом под высоким давлением в качестве единственного источника энергии.

При подключении к постоянной подаче воздуха захватное устройство автономно обнаруживало и захватывало объект и отпускало объект, когда обнаруживало силу, обусловленную весом объекта, действующую перпендикулярно захватному устройству.

Типичные мягкие роботы, напечатанные на 3D-принтере, часто имеют определенную степень жесткости; содержать большое количество протечек при выходе из принтера; и для того, чтобы их можно было использовать, после печати требуется изрядная обработка и сборка. Это также ограничивает их применение.

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, 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 мм. 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.

В число исследователей из USCSD входят Ичен Чжайн, Цзиоаяо Ян, Бенджамин Ши, Майкл Т. Толли. А в BASF работают Альберт Де Бур, Мартин Фабер, Джошуа Сперос, Рохини Гупта.

Дополнительная информация о текстовых форматах