來源:瘋狂制造控
加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員已經(jīng)使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了柔軟而靈活的行走“類昆蟲”機(jī)器人,。用于制造機(jī)器人的預(yù)算型增材制造技術(shù)可以降低3D打印軟機(jī)器人的入門成本,,并為該技術(shù)在對(duì)人類不安全的地方打開新的應(yīng)用。
根據(jù)研究人員的說法,,制造昆蟲機(jī)器人的主要挑戰(zhàn)之一是重建復(fù)雜的外骨骼結(jié)構(gòu)力學(xué),。外殼需要提供多種功能,包括結(jié)構(gòu)支撐,、關(guān)節(jié)靈活性和身體保護(hù),,同時(shí)提供傳感、抓取和附著的功能表面特征,。
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2021-6-29 09:59 上傳
圣地亞哥的研究小組觀察到,,昆蟲四肢的活動(dòng)能力是由剛性,、柔性和梯度剛度元素的排列決定的,而昆蟲的外骨骼是剛性和柔性機(jī)械部件的混合結(jié)構(gòu),。因此,,未來的迭代需要一種混合的構(gòu)建方法,以便更好地反映它們所基于的昆蟲模型,。
最近,,機(jī)器人專家開始使用多材料3D打印,激光切割,,層壓和壓鑄法,,將身體和四肢的適應(yīng)性納入機(jī)器人設(shè)計(jì)中。這些制造技術(shù)也有缺點(diǎn),,因?yàn)樗鼈兺ǔR垣@取昂貴且耗時(shí)的制造工具為代價(jià),這些工具提供了有限的材料選擇,。
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2021-6-29 09:59 上傳
為了使他們能夠以更節(jié)省成本的方式3D打印柔性和彈性外骨骼,,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新穎的混合方法,稱為彈性骨骼打印,。使用熔融沉積建模(FDM)3D打印機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)的長絲材料(例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS))使該方法更便宜且更易于使用,。此外,新技術(shù)不同于傳統(tǒng)方法,,而是通過將3D剛性細(xì)絲直接打印到加熱的熱塑性薄膜上,,來制造軟機(jī)器人。這種方法為沉積的材料提供了靈活而堅(jiān)固的基礎(chǔ)層,,并能夠精確控制機(jī)器人體內(nèi)關(guān)節(jié)和支桿的剛度和特性,。
在標(biāo)準(zhǔn)FDM 打印中,塑料絲(例如ABS或聚乳酸(PLA))通過加熱噴嘴的孔口擠出,,并沉積在平坦的打印表面上,。另一方面,柔性骨架工藝使用改良的Prusa i3 MK3S或LulzBot Taz 6 FDM 3D打印機(jī),,將長絲直接沉積到加熱的熱塑性基礎(chǔ)層上,。這導(dǎo)致沉積材料與不可延伸的柔性基材之間的高粘結(jié)強(qiáng)度,從而提高了抗疲勞性,。柔性骨架打印的粘合過程也不需要額外的粘合劑或固化劑,,因?yàn)殚L絲在擠出過程中直接粘合到基礎(chǔ)層上。
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2021-6-29 09:59 上傳
為了測(cè)試所生產(chǎn)組件的強(qiáng)度和抗疲勞性,,該團(tuán)隊(duì)制造了具有均勻矩形幾何形狀的柔性梁,。將每個(gè)梁彎曲到恒定應(yīng)力狀態(tài),并保持該位置10秒鐘,,以模擬機(jī)器人腿彎曲并固定在適當(dāng)位置以支撐載荷的情況,。然后,,研究團(tuán)隊(duì)通過拍攝未加載光束偏轉(zhuǎn)角的圖像來測(cè)量光束的蠕變角,該圖像是在測(cè)試前從中立位置測(cè)量的,。通過添加聚碳酸酯(PC)層,,研究人員發(fā)現(xiàn),他們能夠在300個(gè)負(fù)載循環(huán)周期內(nèi)將3D打印光束的蠕變變形降低70%,。
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