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紫外线3D打印的新应用:软机器人

admin 2021-04-26 乐高机器人编程 12 ℃ 0评论

随着技术的创新和普及,开发能够模仿有机物行为的软机器人已经成为一个新的研究方向。在灾害管理、海洋保护或医疗保健中,这些先进设备与人类合作,具有更大的潜力。日本山形大学的研究人员开发了一种全3D打印执行器,可以形成水母状的软机器人。

2147483647 quality = 80 type = jpg " width = " 450 " height = " 300 " alt = "/> 3D打印驱动可以实现水母般的肌肉收缩模式

使用基于紫外线的3D打印机,该团队能够将新合成的粒子双网络(P-DN)水凝胶固化成类似于月球水母肌肉的收缩机制。基于他们的新设备,科学家们现在计划创造一个完整的水生机器人,具有潜在的海洋野生动物监测应用。

在该团队开始3D打印其致动器之前,他们合成了一种新型交联P-DN水凝胶,该水凝胶由硬而脆的第一聚合物和较软的第二层组成。该材料的特点是含水量高,强度高,印刷适性好,为他们的设备奠定了坚实的基础。

在准备好配方后,科学家们使用基于紫外线的3D打印机将其聚合成三个独立的部分:连接器、基座和盒子。理论上,基座和盒子被设计成通过注射空气而变形,从而产生提供推进所需的收缩,而连接器仅将硅树脂管固定到致动器的主体上。

为了测试,团队用3D打印了五个不同的原型,发现凝胶的弹性与所用单体的类型密切相关,达到了交联的程度。同样,执行机构的生产宽度为0.4-0.5 mm,因为厚层会膨胀,导致零件不一致。

在压缩试验中,空气通过管道注入致动器,科学家发现他们可以通过调节其部件的弹性模量来控制其变形。该设备还显示出与水母相同的收缩率,这可能使其成为完整机器人复制品的理想基础。

2147483647 quality = 80 type = jpg " width = " 450 " height = " 301 " alt = "/> 紫外线3D打印机制作的五个凝胶驱动器原型

研究人员认为,完善致动器壁厚与其轨迹之间的关系将是开发改进设备迭代的关键。目前,该团队打算将其致动器集成到一个新颖的海底启发式机器人中,最终目标是将其用于海洋保护应用。

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