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想象無極限!麻省理工完整3D打印液壓機器人
童程童美 2016-09-29
3D打印的一大優(yōu)勢在于功能集成,之前,我們往往將功能集成局限地理解為通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化實現(xiàn)的功能集成。而如今,麻省理工又一次以事實告訴我們:想象無極限!固體與液體也可混“打”。
摘要3D打印的一大優(yōu)勢在于功能集成,之前,我們往往將功能集成局限地理解為通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化實現(xiàn)的功能集成。而如今,麻省理工又一次以事實告訴我們:想象無極限!固體與液體也可混“打”。
麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室的研究人員(CSAIL)成功打印出第一個3D打印功能型機器人,機器人由固體材料組成,通過液體壓力驅(qū)動。這些液壓驅(qū)動的機器人在打印完成后即可以從商業(yè)上可用的三維打印機和“走出去”的機器,幾乎沒有組裝要求。
麻省理工將這種方法稱為“打印流體力學”,增材制造技術一直是非常困難和耗時的,將液壓元件(使用流體有效地控制機械力)打印到機器人上更是難上加難。其次,雖然許多先進的3D打印機配備多個擠出頭,可以用于3D打印各種材料,如剛性和柔性材料,而同時打印液體和固體就更難了。
麻省理工的“打印流體力學”通過使用inkjet噴墨3D打印機的技術來完成,打印液滴的直徑為20-30微米,逐層進入3D對象,每一層由聚合物材料組成,在紫外光下固化。當然這種固化是有選擇性的,打印機同時打印固體和液體材料,打印的固體材料成為液壓系統(tǒng)的支撐部分,沒有固化的液體材料則成為液壓系統(tǒng)中傳輸動力的介質(zhì)。
在選擇噴墨打印技術之前,麻省理工嘗試了多種不同的打印技術,最后發(fā)現(xiàn)噴墨打印技術可以有八種不同的打印頭用來沉積不同的材料,這些打印頭彼此相鄰,聯(lián)動完成打印過程。這使得固體和液體的材料結(jié)構(gòu)變得可編程化,能夠?qū)崿F(xiàn)打印復雜的,預設流體通道的功能結(jié)構(gòu)件。
麻省理工創(chuàng)造的機器人是令人印象深刻的,只需要插入電池或者電機,這些小家伙們可以“走”著從打印機中出來。麻省理工示范了兩個機器人的打印,一個是帶有六條腿的3D打印機器人,通過內(nèi)部12個液壓泵的驅(qū)動;另一個是3D打印軟機械手夾持器,可用于Baxter機器人的研究。
小的六足機器人(重達1.5磅,厚度不到6英寸長),只需要一個單一的直流電機來驅(qū)動,除了電池,每一個組件都是三維打印的,而且一次完成,整個打印只需要22個小時就完成了。
組件中關鍵的部分包括幾個功能型的波紋管,用于推進流體壓力;還有3D打印的齒輪泵,用來產(chǎn)生連續(xù)的流體流動,并轉(zhuǎn)化為機械力;此外,還有一個旋轉(zhuǎn)曲軸,用于驅(qū)動液壓傳動。
至于軟機械手夾持器,3D打印的硅橡膠材料與流體驅(qū)動的手指,向著未來人機交互(HCI)邁出關鍵的一步,3D打印功能型的液壓系統(tǒng)將加快軟機器人的開發(fā)與發(fā)展。
麻省理工的CSAIL團隊認為這些3D打印機器人具有現(xiàn)實的應用價值,包括能夠加速成本有效的3D打印液壓系統(tǒng)的開發(fā)過程。而這些機器人今后可以用于投入救災或其他危險的環(huán)境中。