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3D打印軟機器人使用形狀記憶聚合物向前和向退

魔猴君  行業(yè)資訊   2392天前

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去年11月,蘇黎世聯(lián)邦理工學院(ETH Zurich)的研究人員發(fā)表了一項研究,解釋了形狀記憶聚合物如何成為制造適應性材料的催化劑,這種材料一旦加熱就會恢復到原來的形狀。該研究小組在試驗中使用了3D打印、可編程設計和熱粘彈性超材料,Kristina Shea教授和她的博士生(Tim)Chen為實驗開發(fā)了3D打印形狀記憶聚合物條帶。


活動結(jié)構的形狀變換。 [圖片:蘇黎世聯(lián)邦理工學院,2017年]


現(xiàn)在,Shea教授和她的團隊已經(jīng)與加州理工學院的研究人員合作,在3D打印和軟機器人的概念研究的新證據(jù)中使用這些條帶。研究小組創(chuàng)建了一種3D打印的迷你潛艇,不需要推進劑,電源或引擎。Shea教授解釋說:“我們工作的主要內(nèi)容是,我們已經(jīng)開發(fā)出了一種全新的有前途的推進裝置,它完全可以3D打印,可以調(diào)節(jié)并且無需外部電源?!?/span>


該團隊為游泳機器人開發(fā)了一種新的推進概念,他們利用水中的溫度波動來劃槳。使用多材料3D打印機制作7.5厘米的微型潛水艇,該潛水艇配備了雙槳驅(qū)動的雙穩(wěn)態(tài)推進元件。這個元素是由Shea教授和Chen的兩個形狀記憶聚合物觸發(fā)的,它們在溫水中膨脹,像肌肉一樣為機器人提供動力。最近在PNAS雜志(美國國家科學院院刊)上發(fā)表了一篇關于3D打印潛艇的論文,題為“利用柔軟,無束縛機器人定向推進”。


一個簡單的迷你潛艇與兩個槳。 [圖片:Tim Chen,蘇黎世聯(lián)邦理工學院)


軟機器人的主要挑戰(zhàn)之一是將致動,控制,推進和傳感集成在一個機制中,如果迷你潛水艇的水被加熱,膨脹的肌肉會導致雙穩(wěn)態(tài)元件卡住,從而觸發(fā)槳沖程。盡管未來研究人員相信他們可以3D打印具有多個執(zhí)行器的復雜游泳機器人,但微型潛水艇的每個執(zhí)行元件都可以在進行必要的手動重新編程之前完成一次槳沖程。


該團隊目前的3D打印機器人可以一次性向前劃槳,釋放一枚硬幣,然后以相反方向沖程回到起始點,它通過感應水中的溫度變化來完成所有這些。通過改變形狀記憶聚合物肌肉的幾何形狀,科學家們可以定義觸發(fā)順序 ,薄聚合物帶將更快響應,因為它們在溫水中加熱速度更快。


未來,這款3D打印游泳軟體機器人可能會進一步發(fā)展成為探索海洋的低功率船只;此外,科學家還可以使用對環(huán)境因素(如水的鹽度或酸度)產(chǎn)生反應的形狀記憶聚合物。

 

網(wǎng)譯自:3dprint.com


來源:中國3D打印網(wǎng)

   
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