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我國科學(xué)家受折紙啟發(fā)開發(fā)3D打印軟機(jī)器人

魔猴君  行業(yè)資訊   1496天前

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來自中國的研究人員受到折紙結(jié)構(gòu)和材料的啟發(fā),使他們走向更復(fù)雜的機(jī)器人技術(shù),如最近出版的“折紙彈簧啟發(fā)的超材料和機(jī)器人:完全可編程機(jī)器人的嘗試”所述。從創(chuàng)新的手術(shù)器械到工程,天線甚至折疊機(jī)器人的可擴(kuò)展應(yīng)用,這并不是我們第一次看到折紙啟發(fā)的作品。在這項研究中,研究人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了折疊精美紙的技巧,他們試圖將材料編程到機(jī)器人系統(tǒng)中。這意味著不僅要檢查3D可打印性,還要檢查可折疊性和所需的機(jī)械性能。

研究人員解釋說:“除力學(xué)方法外,折紙藝術(shù)由于其可折疊性,可展開性,靈活性,無標(biāo)度的幾何形狀以及可編程的重新配置,現(xiàn)在也被接受為機(jī)械超材料設(shè)計的直觀而富饒的靈感?!毕惹暗难芯恳呀?jīng)產(chǎn)生了微型機(jī)器人,軟機(jī)器人,用于醫(yī)療任務(wù)的可攝取機(jī)器人,兼容模塊,醫(yī)療設(shè)備,抓手等。

該團(tuán)隊從可折疊的折紙彈簧開始,然后發(fā)展到超材料角色-探索從折疊的幾何形狀獲得的屬性。最終,由于3D打印材料根據(jù)需要折疊,他們的原型能夠爬行行為。


將折紙模型轉(zhuǎn)換為完全可編程的機(jī)器人系統(tǒng)的流程圖。

可折疊彈簧的靈感來自一個折疊并扭曲成均勻直角三角形的紙矩形。

紙彈簧的幾何形狀從折痕變?yōu)槁菪?/span>

研究人員解釋說:“從俯視圖看,當(dāng)紙彈簧展開時,彈簧的寬度呈螺旋形收縮,風(fēng)扇之間的重疊區(qū)域增大,直到完全重疊為止?!?/span>

可折疊紙彈簧的內(nèi)在特質(zhì)機(jī)制:(a)狀態(tài)#1-#2:高度可逆的可壓縮性,(b)狀態(tài)#2-#3:在橫向壓縮和縱向拉伸性之間具有良好的可切換性,以及(c)狀態(tài)#4:曲線部署。

折紙啟發(fā)的彈簧超材料的數(shù)字制作流程圖

使用他們自己的定制3D打印機(jī),PLA和0.3mm FDM噴嘴,他們能夠“數(shù)字化折紙風(fēng)格的彈簧超材料?!彼麄兡軌騽?chuàng)造出一種柔軟的抓手,事實證明該抓手是“完全3D可打印的”,并且有助于拾取形狀更不規(guī)則的物體。

折紙啟發(fā)的彈簧超材料及其彈性

總體而言,該團(tuán)隊能夠采用3D打印作為具有所需機(jī)械性能的可編程控制方法,從而克服了有關(guān)可打印性,可折疊性以及更好的耐損傷性的任何障礙。成功制造了兩種類型的軟機(jī)器人,包括它們的“爬行機(jī)器人”。


具有高度可逆的可壓縮臂的全軟機(jī)械手:(a)具有三指抓具的全軟機(jī)械手。 (b)拾取并放置紙箱。 (c)拾起并放置一個塑料袋

一種蠕動爬行機(jī)器人,具有由曲線展開引起的波動運動。 a)完全壓縮狀態(tài); (b)伸長狀態(tài); (c)完全曲線展開; (d)開始壓縮; (e)壓縮狀態(tài);和(e)完全壓縮狀態(tài)

隨著3D打印,4D打印和超材料的使用通過全球研究而繼續(xù)擴(kuò)大,通過諸如數(shù)字制造等更先進(jìn)的技術(shù),軟機(jī)器人技術(shù)也變得越來越有可能,從而帶來了包括仿生軟機(jī)器人,集成致動器和機(jī)器人在內(nèi)的各種創(chuàng)新。甚至游泳柔軟的機(jī)器人。


來源:https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guoneidongtai/39635.html

   
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