多合一3D打印方法实现一步构建机器人,还可跑跳和自主决策

3D打印资讯
2022
06/19
07:50
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本帖最后由 冰墩熊 于 2022-6-19 07:50 编辑

南极熊导读,大多数机器人,无论大小,通常都需要一系列复杂的制造流程,该过程汇集了肢体、电子设备和有源组件。因此,将原本不属于一体的零件组合到一起后,导致它们质量重、体积大和力量不足。能否考虑使用3D打印技术将它们一体会化?

2022年6月19日,南极熊获悉,加州大学(UCLA)的工程师,开发了一种新的设计策略和3D打印技术,可以实现一步构建可以行走、机动和跳跃的微型机器人。

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△由UCLA工程师开发的3D打印“元机器人”,可以行走、机动和跳跃

突破性的3D打印工艺
制造这种微型机器人所需的整个机械和电子系统,仅通过一种新型3D打印工艺,即可实现一次成型。由于采用一种具有多种功能的工程活性材料或“超材料”,一旦3D打印出来后,“元机器人”就可以执行不同的任务——推进、运动、传感和自我决策。

打印出来的超材料大致可分为传感、移动和结构单元组成,这些元素在被编程后会自行移动。由于移动和传感的内部网络已经建成,唯一需要的是一个外部组件,为机器人供电的小电池。

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△一种3D打印的压电超材料晶格,构成了UCLA开发的“元机器人”的基础

潜在的应用
首先,每个机器人都有指甲那么大,该团队在该机器人内部,集成了一个板载电池和控制器,可实现3D打印机器人的完全自主控制。据研究人员称,该方法可能会改变为现有生物医学机器人的设计方式,例如自转向内窥镜或微型血管机器人,它们可以通过导航到达血管内指定地点并发射超声波,从而在体内特定目标部位输送药物。

另外,在其他领域,元机器人还可以执行危险环境下的探测任务,例如倒塌的建筑物,机器人可以快速进入密闭空间,并评估安全级别,最终可用于被困人员搜救工作。

开发新的机器人材料
加州大学洛杉矶分校开发的一体化方法的关键点是,设计和打印压电超材料,据说,这种新材料可以根据电场改变形状和移动。机器人材料由复杂的压电和结构元件组成,这些元件旨在高速弯曲、弯曲、扭曲、旋转、膨胀或收缩。该团队还提出了一种可用于设计机器人材料的方法,使用户能够创建自己的模型,并将材料直接打印到机器人中。

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该研究的主要作者,加州大学洛杉矶分校郑氏增材制造,和超材料实验室的博士后崔华晨说:“这使得驱动元件可以在整个机器人中精确布置,它最终可用于各位地形商的快速、复杂和扩展的运动。”

他补充道:“借助双向压电效应,超材料还可以自我感知它们的扭曲,通过回声和超声波探测障碍物,并通过反馈控制回路对外部刺激做出反应,该反馈回路可决定机器人如何移动,控制速度以及向哪个目标移动。”

使用他们的新技术,研究人员构建并展示了三个具有不同功能的元机器人。一个机器人自主避开随机放置它周围的障碍物,另一个机器人可以在接触撞击时逃脱,而第三个机器人可以在崎岖的地形上行走,甚至可以小幅度跳跃。

这种新的3D打印技术,未来将在机器人领域发挥重要作用,有助于使此类机器人的高速发展。




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