受昆虫启发的机器人制造柔性外骨骼,可实现柔性骨架印刷

 智能工业机器人     |      2019-12-03 14:06

导读:昆虫通常有各种复杂的外骨骼结构,可以为它们的运动和日常活动提供支持。为受昆虫启发的机器人制造与这些自然结构相匹配的人工外骨骼是机器人技术领域的一个关键挑战。尽管研

昆虫通常有各种复杂的外骨骼结构,可以为它们的运动和日常活动提供支持。为受昆虫启发的机器人制造与这些自然结构相匹配的人工外骨骼是机器人技术领域的一个关键挑战。

尽管研究人员提出了几种制造技术和工艺来生产昆虫机器人的外骨骼,但其中许多非常复杂,或者依赖昂贵的设备和材料,这使得它们在实际大规模生产中不可行,并且难以在更广泛的范围内应用。

考虑到这一点,圣地亚哥加利福尼亚大学的研究人员最近开发了一种新的方法,用于设计和制造具有外骨骼结构的昆虫启发式机器人的部件。在提前发表在arXiv上的一篇论文中,他们介绍了被称为柔性骨架印刷的过程。

研究人员在论文中写道:“受昆虫外骨骼的启发,我们提出了一种叫做‘柔性骨骼’印刷的新制造工艺,它可以快速方便地制造刚性/柔性混合机器人。”

迄今为止,昂贵的材料和3D打印机以及多步铸造和加工工艺通常用于制造具有刚性和柔性部件的混合机器人。在他们的研究中,加州大学圣地亚哥分校的研究团队着手创造一种更便宜、更容易使用的新制造方法。

a)解释研究人员描述的打印过程如何工作的图表。研究人员在一个透明的电脑层上打印后,立即创造了一个四足机器人。从电脑层释放的四足机器人。资料来源:姜瑜

他们开发的柔性骨架印刷方法依赖于消费者级熔融沉积材料(fused打印机的改编,其在沉积材料和打印机的柔性基层之间提供非常强的粘合强度。这个过程可以用来为不同形状和形式的昆虫机器人制造外骨骼。

值得注意的是,研究人员提出的制造方法既可以被新手用户使用,也可以被专家用户使用,因为它非常简单和容易理解,而且它比其他制造方法便宜得多,因为它所依赖的材料和设备非常便宜和容易获得。

在他们的研究中,该小组通过使用它来设计和测试各种标准屈曲骨元件来证明其方法的可行性。然后,他们将所有生成的元素组合成一个具有柔性外骨骼结构的四足步行机器人。

研究人员在论文中写道:“我们开发的方法在很大程度上取决于表面特征的三维几何形状与其对零件局部机械性能的贡献之间的相互关系。”“我们预计这种方法将聚焦于一类新的生物启发机器人,聚焦于机械设计和运动之间的相互关系。”


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