Pētījumu konkurss virza mīksto robotikas dizainu

Soft Robotics Toolkit organizācija nodrošina visaptverošus resursus, lai palīdzētu studentiem un pētniekiem iemācīties plānot, izgatavot, modelēt un testēt mīkstas robotikas ierīces. Tas izauga no pētniecības un attīstības darba Hārvardas universitātē un Trinity College Dublin, kas koncentrējās uz labāku mācību komplektu izstrādi praktiskiem dizaina kursiem. Šeit ir pārskats par šī gada ievērojamākajiem projektiem.

3D silikona printeris. Balva par ieguldījumu mīkstas robotikas izpētē tika piešķirta 3D silikona printerim, ko izstrādājusi mLab Robotics komanda Oregonas štata universitātē. Tiek ziņots, ka 3D silikona printeris pielāgo piedevu ražošanu mīksto robotikas pasaulei. Grupa izstrādāja mikro mēroga aktīvās sajaukšanas sistēmu, kas ļauj praktiski veikt divdaļīgu silikonu 3D izdrukas.

Veiksmīga 3D drukāšana novērš vajadzību pēc darbietilpīgām un laikietilpīgām formēšanas metodēm, piemēram, laminēšanas, ievelkamo tapu liešanas, zaudētā vaska liešanas un rotomolding. Šādi tradicionālie procesi ierobežo mīksto komponentu iespējamās ģeometriskās formas, sarežģītību un mērogu un rada izgatavošanas mainīgumu, kas ierobežo atkārtojamību.

Bet pašreizējie 3D printeri parasti paļaujas uz cietākiem materiāliem un nespēj 3D drukāt detaļas ar iekšējām struktūrām tik mīkstas kā to veidotās detaļas. Lai izmantotu viskoelastīgos materiālus un pārvarētu celma ierobežojumus, pētnieki koncentrējās uz tiešās tintes rakstīšanas (DIW) metodēm. Komanda izstrādāja ekstrūzijas sistēmu, kas apvieno iepriekšējo pētījumu aspektus: aktīvo maisītāju un kontrolētu termisko apstrādi.

3D printeris ar uzlabotu ekstrūdera mehānismu var izgatavot mīkstus funkcionālos robotus ar divdaļīgu cietināmu silikona materiālu no platīna. 3D DIW paņēmienam paņēmiens, atšķirībā no mīkstas litogrāfijas un zaudētas vaska liešanas, neprasa cilvēku iejaukšanos, rada mazāk izmēru kļūdu un samazina izgatavošanas laiku par vairāk nekā 50%. Iegūtie 3D izdrukātie mīkstie roboti, kā ziņots, atbilst vai pārsniedz to veidoto kolēģu veiktspēju, vienlaikus būdami spēcīgāki un uzticamāki.

Lamināra traucēšana. Pētniecības kategorijā par otro vietu kļuva Hārvarda universitātes Hārvarda biorobotikas laboratorijas Laminar Jamming Structures. Šīs struktūras var mainīties starp ļoti elastīgiem un īpaši stingriem stāvokļiem, kad tiek piemērots spiediena gradients. Tādējādi mīkstie robotu komponenti ar lamināru traucēšanu var selektīvi demonstrēt tradicionālo stingro robotu mehāniskās īpašības.

Laminārās iestrēgšanas struktūras (LJS) sastāv no plānām, elastīgām loksnēm, kas ir sakrautas kārtās, kas ir ievietotas hermētiskā maisiņā, ļaujot komponentiem pielāgoties sarežģītām formām, piemēram, valkājamām biomedicīnas vajadzībām. Materiāla izvēli un slāņu skaitu šajās konstrukcijās var izmantot arī, lai noregulētu vēlamo stingrību un slāpēšanas spējas konkrētiem lietojumiem.

Uzklājot vakuumu hermētiskai aploksnei, ierīce tiek iedarbināta. Paaugstināta berzes mijiedarbība rada savienošanos starp slāņiem un dramatiski palielina struktūras lieces stingrību, kas uzvedas kā vienots stars. Turklāt lielās slodzēs bīdes spriegums izraisa slāņu slīdēšanu, kā rezultātā enerģija tiek izkliedēta sausas berzes rezultātā. Īsāk sakot, kad tiek piemērots vakuums, struktūras var pāriet no ļoti atbilstoša stāvokļa uz stingrāku vai triecienu absorbējošu.

Konstrukcijas var projektēt, lai saspiestu, iesaiņotu vai satvertu atkarībā no izmantotā vakuuma spiediena, vai arī tās var būt elastīgas, kad vakuums ir izslēgts. Savienojumā ar mīkstu pievadu tie pēc iestrēgšanas var nofiksēties patvaļīgās formās. Lamināru traucēšana var arī efektīvi pielāgot reālās pasaules robotu struktūru un sistēmu dinamiskās reakcijas. Un mīksto struktūru triecienreakciju var noregulēt tā, lai pēc vajadzības saglabātu vai izkliedētu enerģiju.

Veselas ādas pārvietošanās. Uzvarētāji koledžas kategorijā bija Franklina W. Olina inženierzinātņu koledžas studenti par formas uzlabošanu ar ādas sakausējumu palīdzību. Projektā tika izpētīta iespējas izmantot kustību pa visu ādu, lai atvieglotu garenas, ar šķidrumu pildītas toru nepārtrauktu kustību. Tas izmantoja formas atmiņas sakausējumu kā līgumgredzenus, kas ļauj torusa prototipam virzīties uz priekšu.