Инженеры Гарвардского университета разработали новую технологию 3D-печати, которая позволяет мягким роботам менять форму предсказуемо. Они могут сгибаться, скручиваться или сжиматься, когда в них подают воздух.
Об этом пишет издание Interesting Engineering.
Главная идея метода в том, что способность двигаться закладывается прямо во время печати. Это упрощает создание мягких роботов и убирает много сложных этапов, которые ранее усложняли их проектирование.
Мягких роботов изготавливают из гибких и безопасных для человека материалов. Их рассматривают для использования в хирургии, промышленности и работах с хрупкими предметами. Однако управлять их движением было сложно, ведь традиционные методы требовали форм, многослойного литья и сложной сборки.
Новый подход заменяет эти процессы одним этапом 3D-печати. Принтер создает длинные гибкие волокна с точно размещенными полыми каналами внутри. Когда в эти каналы подается воздух, конструкция изгибается в заданном направлении.
Работу возглавили аспирант Джексон Уилт и бывшая постдокторантка Натали Ларсон в лаборатории Дженнифер Льюис в Гарвардской школе инженерии и прикладных наук.
Команда объединила несколько уже известных технологий печати в один метод, который позволяет быстро менять дизайн без создания новых форм.
Ключевым элементом стала так называемая ротационная мультиматериальная 3D-печать. Одно сопло принтера одновременно подает несколько материалов. Во время вращения сопла исследователи контролируют, где именно внутри волокна располагаются различные материалы.
В результате печатали волокна с прочной полиуретановой оболочкой и внутренним гелевым стержнем, подобным веществам, которые используют в средствах для волос. После застывания оболочки гель вымывали, и внутри оставались пустые каналы для подачи воздуха. Именно они и обеспечивают движение.
В зависимости от расположения каналов волокно может изгибаться, скручиваться или сжиматься четко заданным образом. По словам Джексона Уилта, команда использует два материала из одного сопла, а его вращение позволяет запрограммировать направление сгибания робота во время надувания. Он также отметил, что цель работы заключается в создании мягких роботов, вдохновленных биологическими формами,
для различных применений.
В отличие от традиционного производства, новая технология не требует литья, герметизации и многошаговой сборки. Изменения в конструкции можно вносить просто через настройки печати.
Чтобы продемонстрировать возможности метода, исследователи напечатали спиральный элемент в форме цветка, который раскрывается и закручивается при подаче воздуха. Также они создали захват в форме руки с пятью пальцами и четко сформированными суставами, показав, что сложное движение можно получить за одну печать.
Поскольку конструкции изготавливают из гибких и потенциально биосовместимых материалов, технологию могут применять в хирургической робототехнике, вспомогательных устройствах и системах взаимодействия человека с машинами. Она также может быть полезной для инструментов, которые работают с деликатными предметами.
Натали Ларсон и Джексон Уилт отмечают, что этот подход меняет представление о создании мягких роботов, ведь функции закладываются непосредственно в материал во время печати, а не добавляются позже.
Читайте также:
- Эффективность выше, забастовок меньше. Amazon заменит 600 тысяч работников на роботов — NYT
- По образу и подобию тебя. Соперничество компаний в создании человекоподобных роботов усилится — The Economist
- Жесткая позиция. Профсоюз Hyundai заявил, что без соглашения с работниками гуманоидных роботов на заводах не будет
