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首页 > 资讯中心山东青岛3D打印机器人手足重量1000倍的负重
发布时间：2022-08-14
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用 SLA 3D打印的人造肌肉以类似人类的效率抓取物体。
栩栩如生的肢体由一系列基于 GeometRy 的执行器提供动力，这些执行器可以收缩和拉长或“GRACES”，由树脂膜3D打印，使它们能够像肌肉一样伸展和收缩。这些微型致动器仅重 8 克，可举起高达自身重量 1000 倍的重量，当集成到机器人手中时，它们已显示出弯曲手指、扭转手掌和转动手腕的能力。
IIT 研究人员的机器人配备了3D打印的 GRACE 执行器
基于3D打印的生物模拟
自然界充满了动植物进化出具有理想强度、重量和耐久性品质的细胞结构的例子，这些例子继续为材料科学家和工程师提供灵感。为了在人造结构和机器人技术中重现这些特性，研究人员经常转向3D打印，并在这样做的过程中完成了一些令人印象深刻的仿生学。
在浙江大学，科学家们开发出了一种以墨鱼为灵感的3D打印结构，模仿了这种海洋生物独特的能量吸收能力。事实上，该团队的早期模型非常抗压缩，它们能够承受重量高达自身20000倍的变形。同样地，国立台湾科技大学的工程师们用FDM 3D打印出了海胆壳形状的格子，不需要任何支撑材料。
在其他地方，在模拟生物的软机器人尝试中，研究人员部署了能够将能量和电信号转换为运动的驱动器，从而创造出具有逼真运动的机器人。日本山形大学的一个研究小组提出了一种完全3D打印的软驱动器作为水母机器人的基础，而中国的科学家们已经转向通过3D打印软机器人手指来生产肢体。
印度理工学院的研究小组表示，通过有效地结合这些方法，3D打印出足够强大和灵活的软驱动器，可以有效地“与自然和社会环境相结合”，应用范围从生物多样性保护到老年护理。因此，该团队认为他们的机械手原型是使这种设备更容易制造的第一步。
从 FEM 模拟中获得的 GRACE 应变分布结果
开发 GRACE-ful 机械手
根据 IIT 研究人员的说法，人工致动器现在已经达到了他们能够实现与生物肌肉相同的收缩性能的发展阶段。然而，在他们的论文中，该团队补充说，通过人体内部肌肉的复杂排列来重现“运动的多功能性和优雅性”仍然非常困难。
为了解决这个问题，科学家们基本上开发了人造肌肉。这些 GRACE 由单一材料的褶皱膜组成，使用数学模型从头开始构建以收缩和扩展。结果，致动器能够在不集成应变限制元件的情况下按预期执行。
团队的光弹性测试装置
事实证明，根据制造设备所用材料的参数，它们能够举起比自身重几个数量级的物体。在一个案例中，一个 8 克的原型 GRACE 甚至可以举起 8 公斤的重量，这让科学家们考虑将它们作为一种模仿真实肌肉和身体部位的手段的潜力。
为了测试这一理论，研究人员选择连接 18 个不同尺寸的执行器来创建机器人手和手腕。通过对每个3D打印薄膜施加压力，他们发现可以以类似人类的动作和效率来操作手。在成功测试了他们的方法后，该团队表示，它证明了在一个生产步骤中3D打印功能性肌肉是可能的。
该团队在论文中总结道：“GRACE 可以通过低成本的增材制造制造，甚至可以直接构建在功能性设备中，例如一次性完全3D打印的气动人工手。” “这使得基于气动人工肌肉的设备的原型设计和制造更快、更直接。”
栩栩如生的肢体由一系列基于 GeometRy 的执行器提供动力，这些执行器可以收缩和拉长或“GRACES”，由树脂膜3D打印，使它们能够像肌肉一样伸展和收缩。这些微型致动器仅重 8 克，可举起高达自身重量 1000 倍的重量，当集成到机器人手中时，它们已显示出弯曲手指、扭转手掌和转动手腕的能力。
IIT 研究人员的机器人配备了3D打印的 GRACE 执行器
基于3D打印的生物模拟
自然界充满了动植物进化出具有理想强度、重量和耐久性品质的细胞结构的例子，这些例子继续为材料科学家和工程师提供灵感。为了在人造结构和机器人技术中重现这些特性，研究人员经常转向3D打印，并在这样做的过程中完成了一些令人印象深刻的仿生学。
在浙江大学，科学家们开发出了一种以墨鱼为灵感的3D打印结构，模仿了这种海洋生物独特的能量吸收能力。事实上，该团队的早期模型非常抗压缩，它们能够承受重量高达自身20000倍的变形。同样地，国立台湾科技大学的工程师们用FDM 3D打印出了海胆壳形状的格子，不需要任何支撑材料。
在其他地方，在模拟生物的软机器人尝试中，研究人员部署了能够将能量和电信号转换为运动的驱动器，从而创造出具有逼真运动的机器人。日本山形大学的一个研究小组提出了一种完全3D打印的软驱动器作为水母机器人的基础，而中国的科学家们已经转向通过3D打印软机器人手指来生产肢体。
印度理工学院的研究小组表示，通过有效地结合这些方法，3D打印出足够强大和灵活的软驱动器，可以有效地“与自然和社会环境相结合”，应用范围从生物多样性保护到老年护理。因此，该团队认为他们的机械手原型是使这种设备更容易制造的第一步。
从 FEM 模拟中获得的 GRACE 应变分布结果
开发 GRACE-ful 机械手
根据 IIT 研究人员的说法，人工致动器现在已经达到了他们能够实现与生物肌肉相同的收缩性能的发展阶段。然而，在他们的论文中，该团队补充说，通过人体内部肌肉的复杂排列来重现“运动的多功能性和优雅性”仍然非常困难。
为了解决这个问题，科学家们基本上开发了人造肌肉。这些 GRACE 由单一材料的褶皱膜组成，使用数学模型从头开始构建以收缩和扩展。结果，致动器能够在不集成应变限制元件的情况下按预期执行。
团队的光弹性测试装置
事实证明，根据制造设备所用材料的参数，它们能够举起比自身重几个数量级的物体。在一个案例中，一个 8 克的原型 GRACE 甚至可以举起 8 公斤的重量，这让科学家们考虑将它们作为一种模仿真实肌肉和身体部位的手段的潜力。
为了测试这一理论，研究人员选择连接 18 个不同尺寸的执行器来创建机器人手和手腕。通过对每个3D打印薄膜施加压力，他们发现可以以类似人类的动作和效率来操作手。在成功测试了他们的方法后，该团队表示，它证明了在一个生产步骤中3D打印功能性肌肉是可能的。
该团队在论文中总结道：“GRACE 可以通过低成本的增材制造制造，甚至可以直接构建在功能性设备中，例如一次性完全3D打印的气动人工手。” “这使得基于气动人工肌肉的设备的原型设计和制造更快、更直接。”