Peneliti Mengembangkan Proses Aliran untuk Membimbing Pencetakan 3D di Bidang Robotika Lunak

Robotika lunak adalah bidang yang tumbuh dalam Kecerdasan Buatan. Sistem ini dapat beradaptasi dengan aman ke lingkungan yang kompleks, dan mereka dapat memiliki berbagai desain dan skala panjang, dari meter hingga sub-mikrometer.

Robot lunak yang berukuran milimeter memiliki kepentingan khusus, karena mereka dapat terdiri dari kombinasi aktuator miniatur yang dikendalikan oleh tekanan pneumatik. Robot lunak ini berguna untuk navigasi area terbatas yang kompleks, dan manipulasi objek kecil.

Salah satu konsekuensi dari penskalaan robot pneumatik lunak ke milimeter adalah bahwa mereka memiliki fitur yang lebih halus. Fitur ini berkurang lebih dari satu tingkat magnitude. Desain ini memerlukan ketepatan yang besar ketika dibuat melalui metode tradisional seperti molding dan litografi lunak. Ada beberapa teknologi baru seperti pemrosesan cahaya digital (DLP) yang menghasilkan resolusi teoretis yang tinggi, tetapi masih sulit untuk dilakukan tanpa penyumbatan. Contoh sukses dari pencetakan 3D robot lunak miniatur tidak sering terjadi.

Peneliti dari Singapura dan Cina, terutama dari Universitas Teknologi dan Desain Singapura (SUTD), Universitas Sains dan Teknologi Selatan (SUSTech), dan Universitas Zhejiang (ZJU), telah menciptakan proses aliran generik untuk membimbing pencetakan 3D DLP dari aktuator pneumatik miniatur untuk robot lunak. Aktuator ini memiliki ukuran keseluruhan 2-15 mm. Penelitian ini diterbitkan di Teknologi Bahan Maju.

“Kami memanfaatkan efisiensi dan resolusi yang tinggi dari pencetakan 3D DLP untuk membuat aktuator robot lunak miniatur,” kata Associate Professor Qi (Kevin) Ge dari SUSTech, peneliti utama dari proyek penelitian. “Untuk memastikan keandalan pencetakan dan kinerja mekanis pada produk yang dicetak, kami memperkenalkan paradigma baru untuk penyesuaian sistematis dan efisien dari formulasi bahan dan parameter pengolahan kunci.”

Cara kerja pencetakan 3D DLP adalah dengan menambahkan penyerap cahaya ke dalam larutan polimer. Ini meningkatkan resolusi pencetakan dalam arah lateral dan vertikal. Meningkatkan jumlah penyerap cahaya akan menyebabkan degradasi cepat pada elastisitas bahan. Elastisitas sangat penting untuk robot lunak untuk menahan deformasi besar.

“Untuk mencapai kesetimbangan yang wajar, kami pertama-tama memilih penyerap cahaya dengan penyerapan yang baik pada panjang gelombang cahaya UV yang diproyeksikan dan menentukan formulasi bahan yang sesuai berdasarkan tes kinerja mekanis. Kemudian, kami mengkarakterisasi kedalaman pengerasan dan keandalan XY untuk mengidentifikasi kombinasi waktu pajanan dan ketebalan lapisan yang sesuai,” jelas co-penulis pertama Yuan-Fang Zhang dari SUTD.

“Dengan mengikuti proses aliran ini, kami dapat menghasilkan berbagai aktuator robot lunak miniatur dengan struktur dan mode morfing yang berbeda, semua berukuran lebih kecil dari koin satu dolar Singapura, pada sistem pencetakan 3D multimaterial yang dibangun sendiri. Metodologi yang sama seharusnya kompatibel dengan pencetakan 3D stereolitografi (SLA) atau DLP komersial karena tidak memerlukan modifikasi perangkat keras,” kata penulis koresponden Professor Qi Ge dari SUSTech.

Di atas semua itu, peneliti juga mengembangkan penghilang debris lunak yang memiliki manipulator kontinu dan genggam pneumatik miniatur yang dicetak 3D. Ini dapat menavigasi melalui ruang terbatas dan mengumpulkan objek kecil yang sulit dijangkau.

Pengembangan baru ini akan membantu dalam proses pencetakan 3D robot lunak miniatur dengan geometri kompleks dan desain multimaterial yang canggih. Integrasi aktuator pneumatik miniatur yang dicetak ke dalam sistem robotik akan menyediakan banyak peluang. Teknologi baru ini dapat diterapkan pada aplikasi seperti perawatan mesin jet dan operasi bedah invasif minimal, dan mereka akan terus dikembangkan sehingga dapat memberikan manfaat pada banyak bidang lain.

Lihat lebih lanjut dari Universitas Teknologi dan Desain Singapura, di mana Anda dapat menemukan informasi tentang penelitian terkini yang sedang dilakukan di bidang ini.