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3D打印软机器人可用于人工肌肉

2021-02-01 09:32   来源: 互联网    阅读次数:4019

一只聪明的"虫"紧紧抓住圆管,通过一次伸展和一次收缩,蜿蜒前行。事实上,这种柔性的"臭虫"是天津大学研究员左思洋和刘建斌的研究小组开发的一种新的模块化柔性驱动方法3D"打印"打印",可用于人工肌肉和管道爬行机器人。研究结果于1月初在美国电气和电子工程师学会的快宝、机器人和自动化公司在线发表。


柔性机器人由于其高度的灵活性和安全性,近年来受到越来越多的关注。3D打印的优点是可以同时形成复杂的形状和结构,不需要后续加工。无装配打印结构是三维打印技术在软机器人制造中的典型应用。


左思扬和刘建斌研究小组提出了一种基于薄膜圆筒的模块化柔性驱动方法,该方法可根据具体应用情况应用于人工肌肉和管道爬行机器人,改变布置组合方式,合理布置连接方案。


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每个薄膜圆柱体就像人体的一小块肌肉,或者说是一条爬行动物的‘部分’,只是由热塑性聚氨酯制成的。刘建斌解释说,如果把新的薄膜圆筒结构与基本的肌肉单元进行比较,根据不同的应用要求,这些单元的组合就像将肌肉单元连接成一个整体肌肉,然后将其应用于不同的场景。


整个"肌肉"制造过程采用三维打印技术,节省了传统机电设备加工制造中的装配过程,大大降低了驱动模块的制造成本和周期,具有气耗低、动态响应高、可靠性高、对应用场景适应性强等特点。


基于这一思想,研究组首次提出了一种新型气动人工肌肉,可用于柔性外骨骼等人机交互设备的驱动。气动是以压缩空气为动力源,驱动机械完成伸缩或旋转动作。与传统的气动人工肌肉相比,该设计最突出的特点是不会产生厚度方向的膨胀,从而避免人体的挤压。


此外,研究组还提出了一种新型气动管道爬行机器人,可用于工业管道设施的检测和实时监测。管道爬行机器人采用仿生蠕动原理,巧妙地安排薄膜圆筒单元之间的连接,实现机器人在管道内外壁的爬行。柔性驱动方式的应用使机器人能够适应大范围内管径的变化,能够适应直管、弯管、竖直管、水平管和各种角度倾斜管的应用场合。同时,机器人可以承受自己重量的80多倍。


在气动方法的驱动下,软机器人只能用长的气管尾巴工作。如果将传感器集成到该装置中,就可以去除气管尾,使机器人更加独立和精巧。

责任编辑:无量渡口
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