Araştırmacılar Yumuşak Robotik Alanında 3D Baskıya Rehberlik Etmek İçin İş Akışını Geliştirdiler

Yumuşak robotik yapay zeka içinde büyüyen bir alandır. Bu sistemler kompleks ortamlara güvenli bir şekilde uyum sağlayabilir ve çeşitli tasarımlara ve uzunluk ölçeklerine sahip olabilir, metrelerden mikrometrelere kadar.

Milyonlarca ölçekteki yumuşak robotlar özel öneme sahiptir, çünkü onlar mini aktüatörlerin bir kombinasyonundan oluşabilir ve pnömatik basınç tarafından kontrol edilebilir. Bu yumuşak robotlar, karmaşık ve dar alanlarda navigasyon için ve küçük nesnelerin manipülasyonu için yararlıdır.

Yumuşak pnömatik robotları milimetrelere ölçeklemeğinin bir sonucu, daha ince özelliklere sahip olmalarıdır. Bunlar geleneksel yöntemler gibi kalıplama ve yumuşak litografi yoluyla yaratılmaları sırasında büyük bir hassasiyet gerektirir. Yüksek teorik çözünürlükler üreten yeni teknolojiler gibi dijital ışık işleme (DLP) vardır, ancak tıkanma olmadan yapmak hala zordur. 3D baskı mini yumuşak pnömatik robotların başarılı örnekleri nadiren ortaya çıkar.

Singapur ve Çin’den araştırmacılar, chủ olarak Singapur Teknoloji ve Tasarım Üniversitesi (SUTD), Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (SUSTech) ve Zhejiang Üniversitesi (ZJU), mini yumuşak robotik aktüatörlerin DLP 3D baskısına rehberlik etmek için genel bir iş akışı oluşturdular. Bunlar 2-15 mm genel boyutuna sahiptir. Araştırma İleri Malzeme Teknolojileri dergisinde yayımlandı.

“DLP 3D baskının yüksek verimliliği ve çözünürlüğünü, mini yumuşak robotik aktüatörleri üretmek için kullandık” dedi SUSTech’ten Araştırma Görevlisi Qi (Kevin) Ge, araştırma projesinin lideri. “Basılan ürünlerin güvenilir baskı sadakatine ve mekanik performansına sahip olmasını sağlamak için, malzeme formülasyonu ve ana işleme parametrelerinin sistematik ve verimli bir şekilde uyarlanması için yeni bir paradigmaya ihtiyaç duyuyoruz.”

DLP 3D baskının çalışma şekli, foto-emiciler polimer çözeltilerine eklenmesidir. Bu, lateral ve dikey yönlerde baskı çözünürlüğünü artırır. Miktarın artırılması, malzemenin esnekliğinde hızlı bir bozulmaya neden olur. Esneklik, yumuşak robotların büyük deformasyonları sürdürmesi için çok önemlidir.

“Makul bir uzlaşma elde etmek için, önce projeksiyon UV ışığının dalga boyunda iyi emilimi olan bir foto-emici seçtik ve mekanik performans testlerine dayanarak uygun malzeme formülasyonunu belirledik. Sonra, kürleme derinliğini ve XY doğruluğunu karakterize ettik ve uygun kombinasyonu belirlemek için maruz kalma süresini ve dilimlenmiş katman kalınlığını tanımladık” diye açıkladı SUTD’den ortak ilk yazar Yuan-Fang Zhang.

“Bu iş akışını takip ederek, çeşitli yapılar ve morfolojik modlara sahip, bir Singapore Doları coininden küçük, mini yumuşak pnömatik robotik aktüatörler üretiyoruz. Aynı metodoloji, donanım değişikliği gerektirmediğinden, ticari stereolitografi (SLA) veya DLP 3D yazıcılarla da uyumlu olmalıdır” dedi SUSTech’ten karşılık yazar Profesör Qi Ge.

Araştırmacılar ayrıca, bir süreklilik manipülatörü ve 3D baskı mini yumuşak pnömatik bir gripper ile bir yumuşak çöp temizleyici geliştirdiler. Bu, dar alanlarda navigasyon yapabilir ve ulaşılması zor yerlerdeki küçük nesneleri toplayabilir.

Bu yeni gelişmeler, karmaşık geometriler ve gelişmiş çoklu malzeme tasarımları ile mini yumuşak robotların 3D baskısında yardımcı olacaktır. Basılı mini yumuşak pnömatik aktüatörlerin bir robotik sisteme entegrasyonu birçok fırsatı sunacaktır. Bu yeni teknolojiler, jet motoru bakımı ve minimal invaziv cerrahi gibi uygulamalara uygulanabilir ve daha birçok alanda faydalanmak için geliştirilmeye devam edecektir.

Daha fazla bilgi için Singapur Teknoloji ve Tasarım Üniversitesi ziyaret edilebilir, burada bu alanlarda yapılan güncel araştırmalar hakkında bilgi bulunabilir.