Αυτό το τρισδιάστατο εκτυπωμένο μαλακό ρομποτικό χέρι έχει «κόκαλα», «συνδέσμους» και «τένοντες»

Το να αποκαλούμε τα μαλακά ρομπο

τι

κά χέρια «σύνθετα» είναι λίγο υποτιμητικό. Αυτά τα σχέδια λαμβάνουν υπόψη μια σειρά από μηχανικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της ελαστικότητας και της ανθεκτικότητας των υλικών. Αυτό συνήθως συνεπάγεται ξεχωριστές διαδικασίες τρισδιάστατης εκτύπωσης για κάθε συστατικό, συχνά με πολλαπλά πλαστικά και πολυμερή. Τώρα, ωστόσο, μηχανικοί που συνεργάζονται από το ETH Zurich και την spin-off εταιρεία του MIT, Inkbit, μπορούν να δημιουργήσουν εξαιρετικά περίπλοκα

προϊόντα

με έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή που χρησιμοποιεί σαρωτή λέιζερ και εκμάθηση ανατροφοδότησης. Τα εντυπωσιακά αποτελέσματα των ερευνητών περιλαμβάνουν ήδη ένα ρομπότ με έξι

πόδια

, μια τεχνητή αντλία «καρδιάς», εύρωστα μεταϋλικά, καθώς και ένα αρθρωτικό μαλακό ρομποτικό χέρι με τεχνητούς τένοντες, συνδέσμους και οστά.

[Related:


Watch a robot hand only use its ‘skin’ to feel and grab objects


.]

Οι παραδοσιακοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν πλαστικά πολυακρυλικού ταχείας σκλήρυνσης. Σε αυτή τη διαδικασία, οι λαμπτήρες UV σκληραίνουν γρήγορα ένα εύπλαστο πλαστικό τζελ καθώς τοποθετείται σε στρώματα μέσω του ακροφυσίου του εκτυπωτή, ενώ ένα εργαλείο απόξεσης αφαιρεί τις ατέλειες της επιφάνειας κατά τη διαδρομή. Ενώ είναι αποτελεσματική, η ταχεία στερεοποίηση μπορεί να περιορίσει τη μορφή, τη λειτουργία και την ευελιξία ενός προϊόντος. Αλλά η προσπάθεια αντικατάστασης του πλαστικού ταχείας σκλήρυνσης με πολυμερή αργής ωρίμανσης, όπως τα εποξικά και τα θειολένια, καταστρέφει τα μηχανήματα, πράγμα που σημαίνει ότι πολλά μαλακά ρομποτικά

εξαρτήματα

απαιτούν ξεχωριστές μεθόδους κατασκευής.

Γνωρίζοντας αυτό, οι σχεδιαστές αναρωτήθηκαν εάν η προσθήκη τεχνολογίας σάρωσης παράλληλα με τις γρήγορες ρυθμίσεις εκτύπωσης θα μπορούσε να λύσει το εμπόδιο της αργής ωρίμανσης. Όπως αναφέρεται αναλυτικά στη νέα τους εργασία που δημοσιεύτηκε στο


Φύση


το νέο σύστημά τους όχι μόνο προσφέρει μια λύση, αλλά δείχνει τις δυνατότητες των πολυμερών που έχουν εκτυπωθεί σε 3D, αργής ωρίμανσης σε διάφορα σχέδια.

Αντί να απομακρύνει τις ατέλειες στρώμα-στρώμα, η τρισδιάστατη σάρωση προσφέρει σχεδόν στιγμιαία πληροφορίες σχετικά με τις ανωμαλίες της επιφάνειας. Αυτά τα δεδομένα αποστέλλονται στον μηχανισμό ανάδρασης του εκτυπωτή, ο οποίος στη συνέχεια προσαρμόζει την απαραίτητη ποσότητα υλικού «σε πραγματικό χρόνο και με ακριβή ακρίβεια», δήλωσε σε πρόσφατο έργο ο Wojciech Matusik, καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών και επιστήμης υπολογιστών στο MIT και συν-συγγραφέας της μελέτης. προφίλ από

ETH Ζυρίχης

.

Για να δείξουν τις δυνατότητες της νέας τους μεθόδου, οι ερευνητές δημιούργησαν μια τετράδα διαφορετικών 3D εκτυπωμένων έργων χρησιμοποιώντας πολυμερή μαλακής ωρίμανσης—έναν ελαστικό κύβο μεταϋλικού, μια αντλία υγρού που μοιάζει με καρδιά ικανή να μεταφέρει «υγρά» μέσω του συστήματός της, ένα ρομπότ με έξι πόδια. με μια λαβή με δύο δόντια που ενημερώνεται από τον αισθητήρα, καθώς και ένα αρθρωτό χέρι ικανό να πιάνει αντικείμενα χρησιμοποιώντας ενσωματωμένα μαξιλαράκια αισθητήρων.

Ενώ απαιτούνται ακόμη βελτιώσεις στις μεθόδους παραγωγής, τις χημικές συνθέσεις των πολυμερών και τη διάρκεια ζωής, η ομάδα πιστεύει ότι η σχετικά γρήγορη και προσαρμόσιμη μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης θα μπορούσε κάποια μέρα να οδηγήσει σε μια σειρά από νέα βιομηχανικά, αρχιτεκτονικά και ρομποτικά σχέδια. Τα μαλακά ρομπότ, για παράδειγμα, προσφέρουν λιγότερο κίνδυνο τραυματισμού όταν εργάζονται δίπλα σε ανθρώπους και μπορούν να χειριστούν εύθραυστα προϊόντα καλύτερα από τα τυπικά, μεταλλικά ρομπότ. Ήδη, ωστόσο, οι υπάρχουσες εξελίξεις έχουν δημιουργήσει σχέδια που κάποτε ήταν αδύνατα για τρισδιάστατους εκτυπωτές.