I ricercatori sviluppano un flusso di processo per guidare la stampa 3D nella campo della robotica soffice

La robotica soffice è un campo in crescita all’interno dell’Intelligenza Artificiale. Questi sistemi sono in grado di adattarsi in modo sicuro a ambienti complessi e possono avere vari design e scale di lunghezza, da metri a sub-micrometri.

I robot soffici che sono sulla scala del millimetro hanno un’importanza particolare, poiché possono consistere in una combinazione di attuatori miniaturizzati controllati da pressione pneumatica. Questi robot soffici sono utili per navigare in aree confinate complesse e per la manipolazione di piccoli oggetti.

Una delle conseguenze della riduzione della scala dei robot pneumatici soffici a millimetri è che essi hanno caratteristiche più fini. Queste sono ridotte di più di un ordine di grandezza. Questo design richiede una grande delicatezza quando si crea attraverso metodi tradizionali come la modellazione e la litografia soffice. Ci sono nuove tecnologie come l’elaborazione della luce digitale (DLP) che producono alte risoluzioni teoriche, ma è ancora difficile farlo senza intasamenti. Gli esempi di successo di stampa 3D di robot soffici miniaturizzati non si verificano spesso.

I ricercatori di Singapore e Cina, principalmente dell’Università di Tecnologia e Design di Singapore (SUTD), dell’Università di Scienza e Tecnologia del Sud (SUSTech) e dell’Università di Zhejiang (ZJU), hanno creato un flusso di processo generico per guidare la stampa 3D DLP di attuatori pneumatici miniaturizzati per robot soffici. Questi hanno una dimensione complessiva di 2-15 mm. La ricerca è stata pubblicata su Advanced Materials Technologies.

“Abbiamo sfruttato l’alta efficienza e la risoluzione della stampa 3D DLP per fabbricare attuatori robotici soffici miniaturizzati”, ha detto il professore associato Qi (Kevin) Ge di SUSTech, ricercatore principale del progetto di ricerca. “Per garantire una fedeltà di stampa affidabile e prestazioni meccaniche nei prodotti stampati, abbiamo introdotto un nuovo paradigma per la sistemazione sistematica e efficiente della formulazione del materiale e dei parametri di elaborazione chiave.”

Il modo in cui funziona la stampa 3D DLP è che gli assorbitori di luce sono aggiunti alle soluzioni polimeriche. Ciò migliora le risoluzioni di stampa nelle direzioni laterale e verticale. Aumentare la quantità causerà un degrado rapido dell’elasticità del materiale. L’elasticità è estremamente importante per i robot soffici per sostenere grandi deformazioni.

“Per raggiungere un compromesso ragionevole, abbiamo selezionato un assorbitore di luce con buona assorbanza alla lunghezza d’onda della luce UV proiettata e determinato la formulazione del materiale appropriata in base ai test delle prestazioni meccaniche. Successivamente, abbiamo caratterizzato la profondità di cura e la fedeltà XY per identificare la combinazione appropriata di tempo di esposizione e spessore del layer sezionato”, ha spiegato il co-autore Yuan-Fang Zhang di SUTD.

“Seguendo questo flusso di processo, siamo in grado di produrre una varietà di attuatori robotici soffici miniaturizzati con diverse strutture e modalità di morfismo, tutti più piccoli di una moneta da un dollaro di Singapore, su un sistema di stampa 3D multimateriale auto-costruito. La stessa metodologia dovrebbe essere compatibile con le stampanti 3D commerciali stereolitografia (SLA) o DLP, poiché non è richiesta alcuna modifica hardware”, ha detto il professore Qi Ge di SUSTech.

Inoltre, i ricercatori hanno sviluppato un rimuovi detriti soffice che ha un manipolatore continuo e un gripper pneumatico soffice miniaturizzato stampato in 3D. È in grado di navigare attraverso uno spazio confinato e raccogliere piccoli oggetti che si trovano in luoghi difficili da raggiungere.

Questi nuovi sviluppi aiuteranno nel processo di stampa 3D di robot soffici miniaturizzati con geometrie complesse e progetti multimateriali sofisticati. L’integrazione di attuatori pneumatici soffici miniaturizzati stampati in un sistema robotico offrirà molte opportunità. Queste nuove tecnologie possono essere applicate a applicazioni come la manutenzione dei motori a reazione e la chirurgia minimamente invasiva, e saranno ulteriormente sviluppate in modo da poter beneficiare molte più aree.

Per ulteriori informazioni, visitate il sito web dell’Università di Tecnologia e Design di Singapore, dove potrete trovare informazioni sulla ricerca attuale in questi campi.