Новый мягкий роботизированный захват не только печатается в 3D за один раз, но и не нуждается в какой-либо электронике 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 области научной робототехники.
Исследователи хотели разработать мягкий захват, который был бы готов к использованию сразу после печати на 3D-принтере, оснащенный встроенными датчиками гравитации и касания. В результате захват может поднимать, удерживать и освобождать предметы. До этой работы такого захвата не существовало.
«Мы разработали функции таким образом, чтобы серия клапанов позволяла захвату как захватывать при контакте, так и отпускать в нужное время», — сказал Ичен Чжай, научный сотрудник лаборатории робототехники и дизайна Bioinspired в Калифорнийском университете в Сан-Диего и ведущий автор статьи. «Это первый случай, когда такой захват может одновременно захватывать и отпускать. Все, что вам нужно сделать, это повернуть захват горизонтально. Это приводит к изменению потока воздуха в клапанах, в результате чего два пальца захвата разжимаются.»
Эта жидкостная логика позволяет роботу запоминать, когда он схватил какой-либо объект и держится за него. Когда он обнаруживает вес объекта, отодвигающегося в сторону, при повороте в горизонтальное положение, он отпускает объект.
Soft robotics обещает позволить роботам безопасно взаимодействовать с людьми и деликатными объектами. Этот захват может быть установлен на роботизированной руке для промышленного производства, производства продуктов питания и обработки фруктов и овощей. Он также может быть установлен на робота для выполнения исследовательских задач. Кроме того, он может функционировать автономно, используя баллон с газом высокого давления в качестве единственного источника питания.
Видео с мягким роботизированным захватом не только напечатано в 3D за один раз, для его работы также не требуется никакой электроники. Устройство было разработано командой робототехников из Калифорнийского университета в Сан-Диего в сотрудничестве с исследователями из корпорации BASF, которые подробно описали свою работу в недавнем выпуске Science Robotics. Исследователи хотели разработать мягкий захват, который был бы готов к использованию сразу после печати на 3D-принтере, оснащенный встроенными датчиками гравитации и касания. В результате захват может поднимать, удерживать и освобождать предметы. До этой работы такого захвата не существовало. «Мы разработали функции таким образом, чтобы серия клапанов позволяла захвату как захватывать при контакте, так и отпускать в нужное время», — сказал Ичен Чжай, научный сотрудник лаборатории биоинспирированной робототехники и дизайна Калифорнийского университета в Сан-Диего и ведущий автор статьи, которая была опубликована в выпуск журнала Science Robotics от 21 июня. «Это первый случай, когда такой захват может одновременно захватывать и отпускать. Все, что вам нужно сделать, это повернуть захват горизонтально. Это приводит к изменению потока воздуха в клапанах, в результате чего два пальца захвата разжимаются.»
Большинство мягких роботов, напечатанных на 3D-принтере, часто обладают определенной степенью жесткости; содержат большое количество утечек при выходе из принтера; и нуждаются в значительной обработке и сборке после печати, чтобы их можно было использовать.
Команда преодолела эти препятствия, разработав новый метод 3D-печати, который предполагает, что сопло принтера прослеживает непрерывную траекторию по всему рисунку каждого напечатанного слоя.
«Это все равно что рисовать 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 печатаемого изделия, которые очень часто встречаются при печати мягкими материалами.
Новый метод также позволяет печатать на тонких стенках толщиной до 0,5 миллиметра. Более тонкие стенки и сложные изогнутые формы обеспечивают больший диапазон деформации, что в целом приводит к более мягкой конструкции. Исследователи основали этот метод на эйлеровом пути, который в теории графов представляет собой след в графе, который касается каждого ребра этого графа один раз и только один раз.
«Когда мы следовали этим правилам, мы смогли последовательно печатать функциональных пневматических мягких роботов со встроенными схемами управления», — сказал Толли.