Ερευνητές Ανάπτυξαν Διαδικασία Ροής για την Οδήγηση της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης στο Πεδίο της Μαλακής Ρομποτικής

Μαλακή Ρομποτική είναι ένα εξελισσόμενο πεδίο εντός της Τεχνητής Νοημοσύνης. Αυτά τα συστήματα είναι σε θέση να προσαρμοστούν με ασφάλεια σε σύνθετα περιβάλλοντα και μπορούν να έχουν διάφορες σχεδιαστικές και κλίμακες μήκους, από μέτρα έως υπο μικρόμετρα. 

Οι μαλακοί ρομποτ που είναι στην κλίμακα του χιλιοστού έχουν ιδιαίτερη σημασία,既然 ότι είναι σε θέση να αποτελούνται από μια συνδυασμένη μίνι ενεργοποιητών που ελέγχονται από πνευματική πίεση. Αυτοί οι μαλακοί ρομποτ είναι χρήσιμοι για την πλοήγηση σε σύνθετα περιορισμένα χώρους και τη χειρισμό μικρών αντικειμένων. 

Μια από τις συνέπειες της μείωσης των μαλακών πνευματικών ρομποτ σε χιλιοστό είναι ότι τότε έχουν λεπτότερα χαρακτηριστικά. Αυτά μειώνονται περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Αυτή η σχεδίαση απαιτεί μεγάλη λεπτότητα όταν δημιουργούνται με παραδοσιακούς τρόπους όπως η μορφοποίηση και η μαλακή λιθографія. Υπάρχουν και νέες τεχνολογίες όπως η ψηφιακή επεξεργασία φωτός (DLP) που παράγουν υψηλές θεωρητικές ανάλυσεις, αλλά είναι ακόμη δύσκολο να γίνει χωρίς να μπλοκάρει. Επιτυχημένα παραδείγματα 3D εκτύπωσης μίνι μαλακών πνευματικών ρομποτ δεν συμβαίνουν συχνά. 

Ερευνητές από τη Σιγκαπούρη και την Κίνα, κυρίως από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας και Σχεδίασης της Σιγκαπούρης (SUTD), Νοτιοανατολικό Πανεπιστήμιο Επιστημών και Τεχνολογίας (SUSTech) και Πανεπιστήμιο Τσετσιάνγκ (ZJU), έχουν δημιουργήσει μια γενική διαδικασία ροής για να οδηγήσουν την DLP 3D εκτύπωση των μίνι πνευματικών ενεργοποιητών για μαλακούς ρομποτ. Αυτά έχουν συνολικό μέγεθος 2-15 mm. Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Advanced Materials Technologies. 

“Εξακολούθησα την υψηλή αποδοτικότητα και ανάλυση της DLP 3D εκτύπωσης για να φτιάξω μίνι μαλακούς ρομποτικούς ενεργοποιητές,” είπε ο Αναπληρωτής Καθηγητής Qi (Kevin) Ge από το SUSTech, ο επικεφαλής ερευνητής του ερευνητικού έργου. “Για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη εκτύπωση και μηχανική απόδοση στα εκτυπωμένα προϊόντα, εισαγάγαμε ένα νέο παράδειγμα για συστηματική και αποτελεσματική προσαρμογή της υλικής σύνθεσης και των κλειδιών επεξεργασίας παραμέτρων.”

Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί η DLP 3D εκτύπωση είναι ότι οι φωτο-απορροφητές προστίθενται σε πολυμερικές λύσεις. Αυτό ενισχύει τις εκτυπωτικές ανάλυσεις σε οριζόντιες και κατακόρυφες διευθύνσεις. Η αύξηση της ποσότητας θα προκαλέσει ταχεία υποβάθμιση της ελαστικότητας του υλικού. Η ελαστικότητα είναι εξαιρετικά σημαντική για τους μαλακούς ρομποτ για να διατηρήσουν μεγάλες παραμορφώσεις. 

“Για να επιτύχουμε ένα λογικό συμβιβασμό, πρώτα επιλέξαμε einen φωτο-απορροφητή με καλή απορρόφηση στο μήκος κύματος του προβαλλόμενου υπεριώδους φωτός και καθόρισα την κατάλληλη υλική σύνθεση με βάση τις μηχανικές απόδοσης δοκιμές. Στη συνέχεια, χαρακτηρίσαμε το βάθος στερέωσης και την πιστότητα XY για να αναγνωρίσουμε την κατάλληλη συνδυασμένη έκθεση χρόνου και πάχους στρωμένου στρώματος,” εξήγησε ο συν-πρώτος συγγραφέας Yuan-Fang Zhang από το SUTD.

“Ακολουθώντας αυτή τη διαδικασία ροής, μπορούμε να παράγουμε eine ποικιλία μίνι μαλακών πνευματικών ρομποτικών ενεργοποιητών με διάφορες δομές και μορφές, όλες μικρότερες από ένα νόμισμα ενός δολαρίου της Σιγκαπούρης, σε ένα αυτο-κτισμένο πολυ-υλικό 3D εκτυπωτικό σύστημα. Η ίδια μεθοδολογία πρέπει να είναι συμβατή με εμπορικά stereolithography (SLA) ή DLP 3D εκτυπωτές, καθώς δεν απαιτείται κανένα υλικό τροποποίηση,” είπε ο αντίστοιχος συγγραφέας Καθηγητής Qi Ge από το SUSTech.

Επιπλέον, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μαλακό απομακρύντη σκουπιδιών που έχει einen συνεχόμενο χειριστή και einen 3D εκτυπωμένο μίνι μαλακό πνευματικό gripper. Είναι σε θέση να πλοηγηθεί μέσα σε einen περιορισμένο χώρο και να συλλέξει μικρά αντικείμενα που βρίσκονται σε δύσκολα σημεία πρόσβασης. 

Αυτές οι νέες εξελίξεις θα βοηθήσουν στη διαδικασία της 3D εκτύπωσης μίνι μαλακών ρομποτ με σύνθετες γεωμετρίες και πολύπλοκες πολυ-υλικές σχεδιαστικές. Η ενσωμάτωση των εκτυπωμένων μίνι μαλακών πνευματικών ενεργοποιητών σε ένα ρομποτικό σύστημα θα προσφέρει πολλές ευκαιρίες. Αυτές οι νέες τεχνολογίες μπορούν να εφαρμοστούν σε εφαρμογές όπως η συντήρηση κινητήρων αεροπλάνων και η ελάχιστα επεμβατική χειρουργική, και θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται ώστε να ωφελήσουν πολλά περισσότερα πεδία. 

Δείτε περισσότερα από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας και Σχεδίασης της Σιγκαπούρης, όπου μπορείτε να βρείτε πληροφορίες για την τρέχουσα έρευνα που διεξάγεται σε αυτά τα πεδία.