Cercetătorii dezvoltă un flux de proces pentru a ghida imprimarea 3D în domeniul roboticii moi

Robotica moale este un domeniu în creștere în cadrul Inteligenței Artificiale. Aceste sisteme sunt capabile să se adapteze în siguranță la medii complexe și pot avea diverse proiecte și scară de lungimi, de la metri la submicrometri. 

Roboții moi care se află la scară de milimetre au o importanță specială, deoarece pot fi alcătuiți dintr-o combinație de actuatori miniaturi controlați de presiune pneumatică. Acești roboți moi sunt utili pentru navigarea în spații complexe și înguste și pentru manipularea obiectelor mici. 

Una dintre consecințele reducerii la scară a roboților pneumatici moi la milimetre este că aceștia au caracteristici mai fine. Acestea sunt reduse cu mai mult de o ordine de mărime. Acest proiect necesită o mare delicatețe atunci când sunt creați prin metode tradiționale, cum ar fi modelarea și litografia moale. Există tehnologii noi, cum ar fi procesarea luminii digitale (DLP), care produc rezoluții teoretice ridicate, dar este încă dificil să se evite blocarea. Exemplele de succes ale imprimării 3D a roboților moi miniaturi nu sunt frecvente. 

Cercetătorii din Singapore și China, în principal de la Universitatea de Tehnologie și Design din Singapore (SUTD), Universitatea de Știință și Tehnologie din Sud (SUSTech) și Universitatea Zhejiang (ZJU), au creat un flux de proces generic pentru a ghida imprimarea 3D DLP a actuatorilor pneumatici miniaturi pentru roboți moi. Aceștia au o dimensiune totală de 2-15 mm. Cercetarea a fost publicată în Tehnologii Avansate de Materiale. 

“Am folosit eficiența și rezoluția ridicată a imprimării 3D DLP pentru a fabrica actuatori roboți moi miniaturi,” a spus profesorul asociat Qi (Kevin) Ge de la SUSTech, cercetătorul principal al proiectului de cercetare. “Pentru a asigura o imprimare fiabilă și o performanță mecanică în produsele imprimate, am introdus un nou paradigma pentru ajustarea sistematică și eficientă a formulei materialelor și a parametrilor de procesare cheie.”

Modul în care funcționează imprimarea 3D DLP este prin adăugarea de absorbatori de lumină în soluții de polimer. Acest lucru îmbunătățește rezoluțiile de imprimare în direcții laterale și verticale. Creșterea cantității de absorbatori de lumină va cauza o degradare rapidă a elasticității materialului. Elasticitatea este extrem de importantă pentru roboții moi pentru a suporta deformări mari. 

“Pentru a obține un compromis rezonabil, am selectat mai întâi un absorbator de lumină cu absorbție bună la lungimea de undă a luminii ultraviolete proiectate și am determinat formula materialului pe baza testelor de performanță mecanică. Apoi, am caracterizat adâncimea de solidificare și fidelitatea XY pentru a identifica combinația adecvată de timp de expunere și grosime a stratului stratificat,” a explicat co-autorul Yuan-Fang Zhang de la SUTD.

“Prin urmarea acestui flux de proces, suntem capabili să producem o varietate de actuatori roboți moi miniaturi cu diverse structuri și moduri de deformare, toate mai mici decât o monedă de un dolar singaporez, pe un sistem de imprimare 3D multimaterial autoconstruit. Aceeași metodologie ar trebui să fie compatibilă cu imprimantele 3D comerciale de stereolitografie (SLA) sau DLP, deoarece nu este necesară nicio modificare a hardware-ului,” a spus autorul corespondent, profesorul Qi Ge de la SUSTech.

În plus, cercetătorii au dezvoltat și un dispozitiv de îndepărtare a deșeurilor moi care are un manipulator continuu și un actuator pneumatic moale imprimat 3D. Acesta este capabil să navigheze prin spații înguste și să colecteze obiecte mici care se află în locuri greu accesibile. 

Aceste noi dezvoltări vor ajuta la procesul de imprimare 3D a roboților moi miniaturi cu geometrii complexe și proiecte multimateriale sofisticate. Integrarea actuatorilor pneumatici moi imprimați 3D într-un sistem robotic va oferi multe oportunități. Aceste tehnologii noi pot fi aplicate în aplicații cum ar fi întreținerea motoarelor cu reacție și chirurgia minim invazivă, și vor continua să fie dezvoltate astfel încât să poată beneficia de multe alte domenii. 

Aflați mai multe de la Universitatea de Tehnologie și Design din Singapore, unde puteți găsi informații despre cercetările actuale efectuate în aceste domenii.