借助4D打印的軟機(jī)器人將機(jī)器人制造推向新的高度

近日,，Ali Zolfagharian,，Akif Kaynak和Abbas Kouzani在“ 閉環(huán)4D打印的軟機(jī)器人 ”中概述了探索了軟機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展發(fā)現(xiàn),，在強(qiáng)調(diào)該領(lǐng)域的發(fā)展速度時(shí),，明確指出涉及到許多不同級(jí)別的研究和開發(fā),，從材料和建模到性能控制等等,，3D打印可實(shí)現(xiàn)出色的自定義功能,，但通過(guò)4D打印將流程擴(kuò)展到新的高度，研究人員可以為機(jī)器人技術(shù)添加更多功能,。

閉環(huán)4D打印的軟機(jī)器人圖,。

閉環(huán)4D打印使研究人員可以增強(qiáng)帶有傳感器，執(zhí)行器和控件的軟機(jī)器人,，從而總體上獲得更好的性能,。作者使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型將這些細(xì)節(jié)集成到這里的電子創(chuàng)新中,，該模型旨在處理新的任務(wù)層次，其中包括：

• 抓
• 排序
• 攀爬或爬行
• 檢查
• 搜索和救援
• 藥物輸送系統(tǒng)
  

研究人員說(shuō)：“類似折紙的軟機(jī)器人可以提供特定任務(wù)所需的可變剛度,，從而具有更高的效率和靈活性,，這是傳統(tǒng)機(jī)器人無(wú)法處理的�,！� “閉環(huán)4D打印的軟機(jī)器人也可以用于自主手術(shù),，腹腔鏡檢查和內(nèi)窺鏡檢查�,！�

機(jī)器學(xué)習(xí)在4D打印的軟機(jī)器人中扮演著顯而易見的角色,，從而減輕了“多樣化操縱任務(wù)”所涉及的一些挑戰(zhàn)。機(jī)器學(xué)習(xí)可用于在制造過(guò)程中開發(fā)此類機(jī)器人技術(shù),，算法可用于加速諸如黏度和零件方向之類的性能優(yōu)化,。研究人員表示：“通過(guò)物理模型的集成，機(jī)器學(xué)習(xí)在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)框架中使用稀疏數(shù)據(jù)集來(lái)預(yù)測(cè)材料和3D打印處理參數(shù),，從而提高3D打印速度和保真度,。”

使用3D打印時(shí),，可以引入以下功能：

• 定向各向異性
• 可變剛度
• 空間異質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度
  

機(jī)器學(xué)習(xí)的使用對(duì)于這一領(lǐng)域的機(jī)器人技術(shù)是有利的,，它提供了更大的尺寸以及更多功能，并且具有各種可用的控制機(jī)制：開環(huán)控制器,，閉環(huán)（具有嵌入式軟傳感器）等,。”用于構(gòu)造軟機(jī)器人的機(jī)制和材料是相似的,；因此,，可以通過(guò)一種處理非線性和敏捷性高的學(xué)習(xí)策略來(lái)啟發(fā)控制�,！毖芯咳藛T解釋說(shuō),。

3D打印傳感器及其在4D打印軟機(jī)器人中的應(yīng)用。（a）3D打印的集成應(yīng)變傳感器,；（b）3D打印的sEMG電極,；（c）在水母軟機(jī)器人中進(jìn)行3D打印的壓電傳感器；（d）3D打印的電子舌頭傳感器,；（e）3D打印的壓力傳感器,；（f）3D打印的流體流速傳感器。（g）用于氣體檢測(cè)的3D打印狗鼻,；（h）3D打印的柔性觸覺傳感器,；（i）3D打印的熱致變色和溶劑致變色傳感器。

現(xiàn)在，僅3D打印傳感器就已經(jīng)足夠先進(jìn),，可以在空間水平上進(jìn)行打印,，而借助4D打印機(jī)器人，可以對(duì)這些功能進(jìn)行“分類和引入”,。兩棲軟機(jī)器人也有潛力執(zhí)行各種任務(wù),。

研究人員總結(jié)到：“盡管存在問題，但通過(guò)將3D打印的軟傳感器和執(zhí)行器與機(jī)器學(xué)習(xí)算法和FEM集成,，可以實(shí)現(xiàn)4D打印的軟機(jī)器人,。” 集成3D打印的執(zhí)行器和傳感器是可行的,，但受所用材料的性質(zhì)限制,。因此,，增強(qiáng)閉環(huán)4D打印的軟機(jī)器人的未來(lái)依賴于合適材料,，機(jī)器學(xué)習(xí)方法和控制算法的集成�,！�

從新的設(shè)計(jì)和框架到持續(xù)的定制和不同的材料,，軟機(jī)器人技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。您如何看待這個(gè)新聞,？讓我們知道您的想法; 在3DPrintBoard.com上加入有關(guān)此主題和其他3D打印主題的討論,。

集成的3D打印的軟傳感器和執(zhí)行器：（a）氣動(dòng)軟執(zhí)行器中的3D打印的嵌入式傳感器；（b）具有印刷嵌入式傳感器的3D打印軟爪,；（c）3D打印的假肢上的3D打印的觸覺傳感器,；（d）4D打印的多穩(wěn)態(tài)熱執(zhí)行器；（e）雙穩(wěn)態(tài)3D打印的軟執(zhí)行器,；（f）具有集成焦耳加熱電路的3D打印可變剛度軟執(zhí)行器,。

編譯：3dprint.com