Výskumná súťaž predstavuje pokroky Soft-robotics Designs

Organizácia Soft Robotics Toolkit poskytuje komplexné zdroje, aby pomohla študentom a výskumníkom naučiť sa navrhovať, vyrábať, modelovať a testovať mäkké robotické zariadenia. Vyrástla z výskumu a vývoja na Harvardskej univerzite a Trinity College v Dubline, ktoré sa zameriavali na vývoj lepších inštruktážnych súprav pre praktické dizajnérske kurzy. Tu je prehľad významných tohtoročných projektov.

Silikónová 3D tlačiareň. Cena za príspevky v výskume mäkkej robotiky bola udelená za 3D silikónovú tlačiareň, ktorú vyvinul tím mLab Robotics v štáte Oregon State Univ. 3D silikónová tlačiareň údajne prispôsobuje výrobu aditív do sveta mäkkej robotiky. Skupina vyvinula systém aktívneho miešania v mierke, ktorý umožňuje praktické 3D výtlačky dvojdielnych silikónov.

Úspešná 3D tlač eliminuje potrebu namáhavých a časovo náročných metód formovania, ako je laminácia, odlievateľné odlievanie špendlíkov, odlievanie stratených voskov a rotačná skladba. Takéto konvenčné procesy obmedzujú možné geometrické tvary, zložitosť a mierku mäkkých komponentov a spôsobujú variabilitu výroby, ktorá obmedzuje opakovateľnosť.

Súčasné 3D tlačiarne sa však vo všeobecnosti spoliehajú na tvrdšie materiály a nie sú schopné 3D tlačiť časti s takými vnútornými štruktúrami, ako sú ich tvarované náprotivky. Vedci sa zamerali na techniky priameho písania atramentom (DIW), aby používali viskoelastické materiály a prekonali obmedzenia napätia. Tím vyvinul extrúzny systém, ktorý kombinuje aspekty predchádzajúceho výskumu: aktívny mixér a kontrolované tepelné spracovanie.

3D tlačiareň so zdokonaleným mechanizmom extrudéra dokáže vyrábať mäkké funkčné roboty s dvojdielnym platinovým silikónovým materiálom. Technika 3D DIW pre jednotlivé vrstvy, na rozdiel od mäkkej litografie a odlievania strateného vosku, nevyžaduje zásah človeka, prináša menšie rozmerové chyby a znižuje čas výroby o viac ako 50%. Výsledné 3D tlačené soft roboty údajne zodpovedajú alebo presahujú výkon svojich tvarovaných náprotivkov, pričom sú silnejšie a spoľahlivejšie.

Laminárne rušenie. V kategórii výskumu sa umiestnili Laminar Jamming Structures od Harvard Biorobotics Lab, Harvard University. Tieto štruktúry sa môžu pri použití tlakového gradientu striedať medzi vysoko flexibilnými a veľmi tuhými stavmi. Mäkké robotické komponenty s laminárnym rušením môžu teda selektívne vykazovať mechanické vlastnosti tradičných pevných robotov.

Laminárne jamovacie štruktúry (LJS) sa skladajú zo stohovaných vrstiev tenkých flexibilných fólií uzavretých vo vzduchotesnom vrecku, čo umožňuje, aby sa komponenty prispôsobili zložitým tvarom - napríklad pri nosení v biomedicínskych aplikáciách. Výber materiálu a počet vrstiev v týchto štruktúrach môže byť tiež použitý na vyladenie požadovanej tuhosti a tlmiacej schopnosti pre špecifické aplikácie.

Jednotkou sa aktivuje vákuum do vzduchotesnej obálky. Zvýšená trecia interakcia spôsobuje spojenie medzi vrstvami a dramaticky zvyšuje tuhosť v ohybe štruktúry, ktorá sa správa ako jednotný lúč. Okrem toho pri vysokom zaťažení spôsobuje šmykové napätie skĺznutie vrstiev, čo vedie k rozptylu energie suchým trením. Stručne povedané, keď je aplikované vákuum, štruktúry môžu prejsť z veľmi vyhovujúceho stavu do tuhšieho alebo absorbujúceho nárazu.

Štruktúry môžu byť navrhnuté na zovretie, zabalenie alebo uchopenie v závislosti od použitého vákuového tlaku, alebo môžu zostať flexibilné, keď je vákuum vypnuté. V spojení s mäkkým ovládačom sa môžu po zaseknutí zablokovať v ľubovoľných tvaroch. Laminárne rušenie môže tiež efektívne vyladiť dynamické reakcie robotických štruktúr a systémov v reálnom svete. A odozva nárazu mäkkých štruktúr môže byť vyladená tak, aby šetrila alebo rozptyľovala energiu podľa potreby.

Pohyb celej pokožky. Víťazmi v univerzitnej kategórii boli študenti na Franklin W. Olin College of Engineering, za lokomóciu celokolového pohonu s tvarovou pamäťou. Dizajn skúmal uskutočniteľnosť použitia pohybovej aktivity celej kože na uľahčenie kontinuálneho pohybu pretiahnutého torusu naplneného predĺženou tekutinou. Ako kontrakčné krúžky použila zliatinu s tvarovou pamäťou, ktorá umožňuje prototypu torusu posunúť sa vpred.