Пробивната техника на 3D печатење создава роботи во еден чекор

Тим од инженери од UCLA разви нова техника за 3Д печатење и стратегија за дизајн што овозможува роботите да се градат во еден чекор. 

Новата студија, која покажува како роботите можат да се конструираат и да одат, маневрираат и скокаат, е објавена во наука. 

Пробив процес на 3D печатење

Новата техника вклучува процес на 3D печатење за инженерски активни материјали со повеќе функции, или „метаматеријали“. Овозможува производство на целокупните механички и електронски системи потребни за управување со робот одеднаш. Откако „мета-ботот“ ќе биде 3Д испечатен, може да врши движење, погон, сензор и одлучување. 

Печатените материјали се составени од внатрешна мрежа на сензорни, подвижни и структурни елементи кои се движат сами по себе откако ќе бидат програмирани. Бидејќи оваа внатрешна мрежа е споена на едно место, останува само да се произведе една надворешна компонента - малата батерија за напојување на роботот. 

Ксијаоју (Рејн) Женг е главен истражувач на студијата и вонреден професор по градежништво и инженерство за животна средина, како и машинско и воздушно инженерство на Факултетот за инженерство Самуели во UCLA. 

„Замислуваме дека оваа методологија за дизајн и печатење на паметни роботски материјали ќе помогне да се реализира класа на автономни материјали што би можеле да го заменат сегашниот сложен процес на склопување за правење робот“, рече Женг. „Со сложени движења, повеќе начини на сензација и програмибилни способности за донесување одлуки, сите цврсто интегрирани, тоа е слично на биолошкиот систем со нервите, коските и тетивите кои работат во тандем за да извршат контролирани движења“.

Потенцијални апликации

Тимот интегрираше вградена батерија и контролер за да направи целосно автономни роботи со 3D печатење. Секој од роботите е со големина на нокт, а според Женг, овој нов метод може да доведе до нови дизајни за биомедицински роботи. Еден таков биомедицински робот би можел да биде бот за пливање кој автономно се движи во близина на крвните садови за да доставува лекови на целните места во телото. 

Друга примена на 3D печатените ботови е да ги испраќаат во опасни средини, како што е урната зграда, каде што рој од нив може да пристапи до тесни простори. Овие мета-ботови потоа би можеле да ги проценат нивоата на закана и да помогнат во спасувачките напори. 

Ова е голем пробив во областа на роботиката бидејќи на повеќето сегашни роботи им е потребна серија сложени производствени чекори за да се конструираат. Овој процес резултира со потешки, пообемни и послаби роботи. 

За да го развие новиот метод, тимот се потпираше на класа сложени решетки материјали кои ја менуваат формата и насоката како одговор на електричното поле. Тие исто така можат да создадат електричен полнеж како резултат на физички сили. 

Развивање на нови роботски материјали

Роботските материјали развиени од тимот се со големина на еден денар и се состојат од структурни елементи кои им помагаат да се свиткаат, извртуваат, да се прошират, да се собираат или да ротираат со големи брзини. 

Згора на сето ова, тимот објави методологија што може да се користи за дизајнирање на роботски материјали, овозможувајќи им на корисниците да креираат свои модели. 

Хаучен Куи е водечки автор на студијата и постдокторски научник во UCLA во лабораторијата за производство на адитиви и метаматеријали на Женг. 

„Ова овозможува прецизно распоредување на елементите за активирање низ роботот за брзи, сложени и продолжени движења на различни видови терени“, рече Куи. „Со двонасочниот пиезоелектричен ефект, роботските материјали исто така можат сами да ги почувствуваат своите искривувања, да детектираат пречки преку ехо и емисии на ултразвук, како и да реагираат на надворешни стимули преку контролна јамка за повратни информации што одредува како се движат роботите, колку брзо тие се движат и кон која цел се движат“.

Тимот го искористи методот за да изгради три различни мета-ботови кои демонстрираа различни способности:

1. Мета-бот кој се движи по аглите во форма на S и случајно поставените пречки
2. Мета-бот кој може да избега како одговор на влијанието на контактот
3. Мета-бот кој оди по нерамен терен и прави мали скокови

Оваа нова техника за 3Д печатење ќе игра голема улога во областа на роботиката, помагајќи да се направи изградбата на такви роботи далеку поефикасна. 

Ова откритие истражување ги вклучи и авторите Дешенг Јао, Рајан Хенсли, Женпенг Ксу и Хаотиан Лу, кои се дипломирани студенти; Ариел Калдерон, постдокторски научник; Жен Ванг, развојен инженерски соработник; Шејда Даварија, научен соработник во Вирџинија Техника; Патрик Мерсиер, вонреден професор по електротехника и компјутерско инженерство на УЗ Сан Диего; и Пабло Таразага, професор по машинско инженерство на Универзитетот А&М во Тексас.