受昆蟲啟發(fā) 機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了柔性骨架印刷

昆蟲通常具有各種復(fù)雜的外骨骼結(jié)構(gòu)，可以為它們的運(yùn)動(dòng)和日?；顒?dòng)提供支持。為昆蟲啟發(fā)型機(jī)器人制造與這些自然存在的結(jié)構(gòu)相匹配的人造外骨骼是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

盡管研究人員已經(jīng)提出了幾種制造工藝和技術(shù)來為昆蟲靈感的機(jī)器人生產(chǎn)外骨骼，但是其中許多方法極其復(fù)雜，或者依賴于昂貴的設(shè)備和材料，這使得它們在實(shí)際批量化制造中不可行，并且難以在更大范圍內(nèi)應(yīng)用。

考慮到這一點(diǎn)，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員最近開發(fā)了一種新工藝，用于設(shè)計(jì)和制造具有外骨骼結(jié)構(gòu)的昆蟲啟發(fā)式機(jī)器人的組件。他們在arXiv上預(yù)先發(fā)表的一篇論文中介紹了稱為柔性骨架印刷的這一過程。

研究人員在論文中寫道：“受昆蟲外骨骼的啟發(fā)，我們提出了一種稱為‘flexoskeleton’印刷的新制造工藝，該工藝能夠快速，方便地制造混合型剛性/軟性機(jī)器人。”

到目前為止，通常使用昂貴的材料和3D打印機(jī)以及多步鑄造和機(jī)器加工工藝來制造具有剛性和軟性部件的混合機(jī)器人。在他們的研究中，加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究團(tuán)隊(duì)著手創(chuàng)建一種更便宜且更易于使用的新制造方法。

a）解釋研究人員介紹的打印過程如何工作的圖。b）在透明PC層上打印后立即使用研究人員的方法創(chuàng)建的四足機(jī)器人。c）從PC層釋放后的四足機(jī)器人。

他們開發(fā)的柔性骨架印刷方法依賴于消費(fèi)級熔融沉積材料（FDM）3-D打印機(jī)的改編，該打印機(jī)在沉積材料和打印機(jī)的柔性基礎(chǔ)層之間提供了非常強(qiáng)的粘合強(qiáng)度，此過程可用于為具有不同形狀和形態(tài)的昆蟲啟發(fā)機(jī)器人創(chuàng)建外骨骼。

值得注意的是，研究人員提出的制造方法可以同時(shí)被新手和專家用戶使用，因?yàn)樗喈?dāng)簡單易懂，它也比其他制造方法便宜得多，因?yàn)樗蕾嚨牟牧虾驮O(shè)備相當(dāng)便宜并且容易獲得。

在他們的研究中，該團(tuán)隊(duì)通過使用它來設(shè)計(jì)和測試各種規(guī)范的屈曲骨骼元素，證明了其方法的可行性。然后，他們將產(chǎn)生的所有元素組合到具有柔性外骨骼結(jié)構(gòu)的步行四足機(jī)器人中。

研究人員在論文中寫道：“我們開發(fā)的方法在很大程度上依賴于表面特征的三維幾何形狀及其對零件局部機(jī)械性能的貢獻(xiàn)之間的相互關(guān)系。” “我們預(yù)想，這種方法將使一類新的受生物啟發(fā)的機(jī)器人成為重點(diǎn)，重點(diǎn)放在機(jī)械設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)之間的相互關(guān)系上?！?/p>

將來，由這組研究人員設(shè)計(jì)的新設(shè)計(jì)和制造工藝可以促進(jìn)眾多昆蟲啟發(fā)式機(jī)器人的開發(fā)。由于該技術(shù)比大多數(shù)現(xiàn)有方法更直接，更實(shí)惠，因此還可以使現(xiàn)有或新機(jī)器人更易于擴(kuò)展，從而增加其被大量生產(chǎn)并投放市場的機(jī)會。