Natjecanje u istraživanju napretka je soft-robotike dizajna

Organizacija Soft Robotics Toolkit pruža sveobuhvatne resurse koji pomažu studentima i istraživačima da nauče kako dizajnirati, izrađivati, modelirati i testirati soft robotske uređaje. Nastala je kao rezultat istraživanja i razvoja na Sveučilištu Harvard i Trinity Collegeu u Dublinu, koji se fokusirao na razvijanje boljih nastavnih kompleta za praktične tečajeve dizajna. Evo pregleda ovogodišnjih zapaženih projekata.

3D silikonski pisač. Nagrada za doprinose u istraživanju soft robotike dodijeljena je za 3D silikonski pisač, koji je razvio tim mLab Robotics na Oregon State Univ. 3D Silikonski pisač prilagođava proizvodnju aditiva u svijet mekih robotika. Grupa je razvila aktivni sustav za miješanje u mikro-skali, koji omogućava praktične 3D otiske dvodijelnih silikona.

Uspješan 3D ispis eliminira potrebu napornih i dugotrajnih metoda lijevanja poput lijevanja laminiranja, uvlačenja iglica za uvlačenje, lijevanja izgubljenog voska i rotacijskog lijevanja. Takvi konvencionalni postupci ograničavaju moguće geometrijske oblike, složenost i razmjere mekih komponenata i uzrokuju varijabilnost izrade koja ograničava ponovljivost.

Ali trenutni 3D pisači uglavnom se oslanjaju na čvršće materijale i ne mogu 3D dijelove za ispis s unutarnjim strukturama biti mekani kao njihovi kalupi. Da bi koristili viskoelastične materijale i prevladali ograničenja naprezanja, istraživači su se usredotočili na tehnike izrade tintnih boja (DIW). Tim je razvio ekstruzijski sustav koji kombinira aspekte prethodnih istraživanja: aktivnu miješalicu i kontroliranu toplinsku obradu.

3D pisač, s poboljšanim mehanizmom ekstrudera, može proizvesti meke funkcionalne robote s dvodijelnim silikonskim materijalom od platine. 3D DIW tehnika sloja po sloj, za razliku od meke litografije i izgubljenog voska, ne zahtijeva ljudsku intervenciju, uvodi manje dimenzijske pogreške i smanjuje vrijeme izrade za više od 50%. Dobiveni 3D otisnuti mekani roboti navodno odgovaraju ili premašuju performanse svojih lijevanih kolega, dok su jači i pouzdaniji.

Laminarsko zaglađivanje. Pobjednik u kategoriji istraživanja bio je Laminar Jamming Structures iz Harvard Biorobotics Lab, Sveučilište Harvard. Ove se građevine mogu izmjenjivati ​​između vrlo fleksibilnih i izuzetno krutih stanja kada se primjenjuje gradijent tlaka. Dakle, meke robotske komponente s laminarnim zaglavljenjem mogu selektivno pokazati mehanička svojstva tradicionalnih krutih robota.

Laminarne konstrukcije za ometanje (LJS) sastoje se od složenih slojeva tankih, fleksibilnih listova zatvorenih u nepropusnu vrećicu, što omogućava da se komponente usklade složenim oblicima - kao što je to slučaj sa nosivim u biomedicinskim primjenama. Izbor materijala i broj slojeva u tim konstrukcijama također se mogu koristiti za podešavanje željene krutosti i sposobnosti prigušivanja za posebne primjene.

Primjenom vakuuma u nepropusnoj ovojnici aktivira se jedinica. Pojačana interakcija trenja uzrokuje spajanje između slojeva i dramatično povećava krutost savijanja konstrukcije, koja se ponaša poput sjedinjene grede. Osim toga, pri visokim opterećenjima, smična napetost uzrokuje da slojevi skliznu, što rezultira rasipanjem energije suhim trenjem. Ukratko, kada se primjenjuje vakuum, konstrukcije mogu prijeći iz vrlo kompatibilnog stanja u tvrđe ili otporno na udarce.

Konstrukcije se mogu projektirati tako da se stegnu, zamotaju ili uhvate, ovisno o primijenjenom tlaku vakuuma, ili ostanu fleksibilne kad je vakuum isključen. Zajedno s mekim aktuatorom, oni se nakon zaglavljivanja mogu zaključati u proizvoljne oblike. Laminarno ometanje također može učinkovito prilagoditi dinamičke reakcije robotskih struktura i sustava u stvarnom svijetu. A reakcija mekanih struktura na udar može se prilagoditi očuvanju ili trošenju energije po želji.

Pokretanje cijele kože. Pobjednici u kategoriji koledža bili su studenti na inženjerskom fakultetu Franklin W. Olin, za lokomociju cijele kože koju pogoduje legura oblika. Dizajn je istražio izvedivost korištenja lokomotiva cijele kože kako bi se olakšalo kontinuirano kretanje izduženog tora ispunjenog tekućinom. Koristila je leguru memorije oblika kao prstenove za ugovaranje koji prototu omogućuju dodavanje tora prema naprijed.