Teknika innovattiva tal-istampar 3D tibni Robots fi Pass Wieħed

Tim ta’ inġiniera fl-UCLA żviluppa teknika ġdida ta’ stampar 3D u strateġija ta’ disinn li tippermetti li r-robots jinbnew f’pass wieħed. 

L-istudju l-ġdid, li juri kif ir-robots jistgħu jinbnew u jimxu, jimmanuvraw u jaqbżu ġie ppubblikat fi xjenza. 

Proċess ta 'stampar 3D innovattiv

It-teknika l-ġdida tinvolvi proċess ta' stampar 3D għal materjali attivi ta' inġinerija b'funzjonijiet multipli, jew 'metamaterjali'. Jippermetti l-manifattura tas-sistemi mekkaniċi u elettroniċi kollha meħtieġa għat-tħaddim ta 'robot f'daqqa. Wara li l-'meta-bot' ikun ġie stampat 3D, jista 'jwettaq moviment, propulsjoni, sensing, u teħid ta' deċiżjonijiet. 

Il-materjali stampati huma magħmula minn netwerk intern ta 'elementi sensorji, li jiċċaqilqu u strutturali li jimxu waħedhom wara li jkunu pprogrammati. Minħabba li dan in-netwerk intern jinġabar f'post wieħed, kulma fadal hu li jipproduċi komponent estern wieħed — il-batterija żgħira biex tħaddem ir-robot. 

Xiaoyu (Rayne) Zheng huwa l-investigatur prinċipali tal-istudju u professur assoċjat tal-inġinerija ċivili u ambjentali, kif ukoll tal-inġinerija mekkanika u aerospazjali fl-Iskola tal-Inġinerija UCLA Samueli. 

"Aħna nipprevedu li din il-metodoloġija tad-disinn u l-istampar ta 'materjali robotiċi intelliġenti se tgħin biex tirrealizza klassi ta' materjali awtonomi li jistgħu jissostitwixxu l-proċess ta 'assemblaġġ kumpless attwali biex isir robot," qal Zheng. "B'movimenti kumplessi, modi multipli ta 'sensing u abbiltajiet programmabbli ta' teħid ta 'deċiżjonijiet kollha integrati sewwa, huwa simili għal sistema bijoloġika bin-nervituri, l-għadam u l-għeruq jaħdmu flimkien biex jesegwixxu mozzjonijiet ikkontrollati."

Applikazzjonijiet potenzjali

It-tim integra batterija abbord u kontrollur biex jagħmel robots stampati 3D kompletament awtonomi. Kull wieħed mir-robots huwa daqs id-dwiefer, u skont Zheng, dan il-metodu ġdid jista 'jwassal għal disinji ġodda għal robots bijomediċi. Robot bijomediku bħal dan jista 'jkun bot tal-għawm li jinnaviga b'mod awtonomu ħdejn il-vini tad-demm biex iwassal id-drogi f'siti fil-mira fil-ġisem. 

Applikazzjoni oħra tal-bots stampati 3D hija li tibgħathom f'ambjenti perikolużi, bħal bini mġarraf, fejn grupp minnhom jista 'jaċċessa spazji stretti. Dawn il-meta-bots jistgħu mbagħad jivvalutaw il-livelli ta 'theddid u jassistu fl-isforzi ta' salvataġġ. 

Dan huwa avvanz kbir fil-qasam tar-robotika peress li ħafna mir-robots attwali jeħtieġu serje ta 'passi kumplessi ta' manifattura biex jinbnewhom. Dan il-proċess jirriżulta f'robots itqal, goffi u dgħajfa. 

Biex tiżviluppa l-metodu l-ġdid, it-tim bbaża ruħu fuq klassi ta 'materjali kkomplikati tal-kannizzata li jibdlu l-forma u d-direzzjoni b'reazzjoni għal kamp elettriku. Jistgħu wkoll joħolqu ċarġ elettriku bħala riżultat ta 'forzi fiżiċi. 

Żvilupp ta 'Materjali Robotiċi Ġodda

Il-materjali robotiċi żviluppati mit-tim huma biss id-daqs ta 'penny u jikkonsistu f'elementi strutturali li jgħinuhom jgħawġu, iduru, jespandu, jikkuntrattaw jew iduru b'veloċità għolja. 

Barra minn dan kollu, it-tim ħareġ metodoloġija li tista 'tintuża biex tiddisinja l-materjali robotiċi, li tippermetti lill-utenti joħolqu l-mudelli tagħhom stess. 

Hauchen Cui huwa l-awtur ewlieni tal-istudju u studjuż postdottorat tal-UCLA f'Zheng's Additive Manufacturing and Metamaterials Lab. 

"Dan jippermetti li l-elementi attwanti jiġu rranġati b'mod preċiż madwar ir-robot għal movimenti veloċi, kumplessi u estiżi fuq diversi tipi ta 'terren," qal Cui. “Bl-effett pjeżoelettriku f’żewġ direzzjonijiet, il-materjali robotiċi jistgħu wkoll iħossu l-kontorsjonijiet tagħhom infushom, jiskopru ostakli permezz ta’ eki u emissjonijiet ta’ ultrasound, kif ukoll jirrispondu għal stimuli esterni permezz ta’ ċirku ta’ kontroll ta’ feedback li jiddetermina kif jimxu r-robots, kemm malajr jimxu u lejn liema mira jimxu.”

It-tim uża l-metodu biex jibni tliet meta-bots differenti li juru kapaċitajiet differenti:

1. Meta-bot li jinnaviga madwar kantunieri f'forma ta 'S u ostakli mqiegħda b'mod każwali
2. Meta-bot li jista 'jaħrab bi tweġiba għal impatt ta' kuntatt
3. Meta-bot li jimxi fuq art mhux maħduma u jagħmel qabżiet żgħar

Din it-teknika l-ġdida tal-istampar 3D se jkollha rwol ewlieni fil-qasam tar-robotika, u tgħin biex il-kostruzzjoni ta’ robots bħal dawn tkun ferm aktar effiċjenti. 

Din ir-riċerka rivoluzzjonarja kienet tinkludi wkoll lill-awturi Desheng Yao, Ryan Hensleigh, Zhenpeng Xu u Haotian Lu, li huma studenti gradwati; Ariel Calderon, studjuż postdottorat; Zhen Wang, assoċjat tal-inġinerija tal-iżvilupp; Sheyda Davaria, assoċjata fir-riċerka f'Virginia Tech; Patrick Mercier, professur assoċjat tal-inġinerija elettrika u tal-kompjuter fl-UC San Diego; u Pablo Tarazaga, professur tal-inġinerija mekkanika f'Texas A&M University.