3D打印軟機器人可用于人工肌肉
一只聰明的"蟲"緊緊抓住圓管，通過一次伸展和一次收縮，蜿蜒前行。事實上，這種柔性的"臭蟲"是天津大學(xué)研究員左思洋和劉建斌的研究小組開發(fā)的一種新的模塊化柔性驅(qū)動方法3D"打印"打印"，可用于人工肌肉和管道爬行機器人。研究結(jié)果于1月初在美國電氣和電子工程師學(xué)會的快寶、機器人和自動化公司在線發(fā)表。
柔性機器人由于其高度的靈活性和安全性，近年來受到越來越多的關(guān)注。3D打印的優(yōu)點是可以同時形成復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，不需要后續(xù)加工。無裝配打印結(jié)構(gòu)是三維打印技術(shù)在軟機器人制造中的典型應(yīng)用。
左思揚和劉建斌研究小組提出了一種基于薄膜圓筒的模塊化柔性驅(qū)動方法，該方法可根據(jù)具體應(yīng)用情況應(yīng)用于人工肌肉和管道爬行機器人，改變布置組合方式，合理布置連接方案。
每個薄膜圓柱體就像人體的一小塊肌肉，或者說是一條爬行動物的‘部分’，只是由熱塑性聚氨酯制成的。劉建斌解釋說，如果把新的薄膜圓筒結(jié)構(gòu)與基本的肌肉單元進行比較，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，這些單元的組合就像將肌肉單元連接成一個整體肌肉，然后將其應(yīng)用于不同的場景。
整個"肌肉"制造過程采用三維打印技術(shù)，節(jié)省了傳統(tǒng)機電設(shè)備加工制造中的裝配過程，大大降低了驅(qū)動模塊的制造成本和周期，具有氣耗低、動態(tài)響應(yīng)高、可靠性高、對應(yīng)用場景適應(yīng)性強等特點。
基于這一思想，研究組首次提出了一種新型氣動人工肌肉，可用于柔性外骨骼等人機交互設(shè)備的驅(qū)動。氣動是以壓縮空氣為動力源，驅(qū)動機械完成伸縮或旋轉(zhuǎn)動作。與傳統(tǒng)的氣動人工肌肉相比，該設(shè)計最突出的特點是不會產(chǎn)生厚度方向的膨脹，從而避免人體的擠壓。
此外，研究組還提出了一種新型氣動管道爬行機器人，可用于工業(yè)管道設(shè)施的檢測和實時監(jiān)測。管道爬行機器人采用仿生蠕動原理，巧妙地安排薄膜圓筒單元之間的連接，實現(xiàn)機器人在管道內(nèi)外壁的爬行。柔性驅(qū)動方式的應(yīng)用使機器人能夠適應(yīng)大范圍內(nèi)管徑的變化，能夠適應(yīng)直管、彎管、豎直管、水平管和各種角度傾斜管的應(yīng)用場合。同時，機器人可以承受自己重量的80多倍。
在氣動方法的驅(qū)動下，軟機器人只能用長的氣管尾巴工作。如果將傳感器集成到該裝置中，就可以去除氣管尾，使機器人更加獨立和精巧。
