Denna robotform och komplexa sensorer är resultatet av ett enda tryck. Sensorerna kan känna av belastning och tryck. Kredit:David Baillot/University of California San Diego
Robotforskare vid University of California San Diego har för första gången använt en kommersiell 3-D-skrivare för att bädda in komplexa sensorer inuti robotiska lemmar och gripdon. Men de fann att material som är kommersiellt tillgängliga för 3-D-utskrift fortfarande behöver förbättras innan robotarna kan vara fullt funktionella.
Forskare som är specialiserade på 3D-utskrift har länge försökt göra en hel robot i ett tryck – en maskin som skulle kunna gå bort från skrivaren när den är klar. Detta skulle göra det lättare att skriva ut fler robotar snabbare. Det skulle också göra det möjligt att 3-D skriva ut robotar utan mänsklig övervakning, till exempel på månen eller Mars.
En av de viktigaste vägspärrarna på vägen mot detta mål är utvecklingen av effektiva sensorer för mjuka robotar. Det är för att det är mjukt, flexibla robotar har ofta komplexa ytor och rörelser som är svåra att utrusta och täcka med sensorer gjorda med traditionell tillverkningsteknik. Dessa typer av robotar är mer flexibla än sina stela kusiner och kan säkert arbeta sida vid sida med människor.
UC San Diego-forskarnas insikt var dubbel. De vände sig till en kommersiellt tillgänglig skrivare för jobbet, (Stratsys Objet350 Connex3 – en arbetshäst i många robotlabb). Dessutom, de insåg att ett av materialen som används av 3D-skrivaren är tillverkat av kolpartiklar som kan leda ström till sensorer när de är anslutna till en strömkälla. Så robotiker använde det svarta hartset för att tillverka komplexa sensorer inbäddade i robotdelar gjorda av klar polymer. De designade och tillverkade flera prototyper, inklusive en gripare.
Denna gripare tillverkades på en kommersiell, multimaterial 3D-skrivare som skriver ut ställdon och sensorer tillsammans. Kredit:David Baillot/University of California San Diego
När det sträcks, sensorerna misslyckades vid ungefär samma belastning som mänsklig hud. Men polymererna som 3-D-skrivaren använder är inte designade för att leda elektricitet, så deras prestanda är inte optimal. De 3-D-tryckta robotarna kräver också mycket efterbearbetning innan de kan fungera, inklusive noggrann tvätt för att rensa upp orenheter och torkning.
Dock, forskare är fortfarande optimistiska om att i framtiden, material kommer att förbättras och göra 3-D-utskrivna robotar utrustade med inbyggda sensorer mycket lättare att tillverka.
"Inbäddad utskrift av sensorer är en kraftfull process som kan möjliggöra och förbättra sömlös integrering av sensorer i mjuka robotar, men det finns ännu ingen lämplig, kommersiellt tillgänglig, lättanvänd plattform som tillåter användare att samtidigt skriva ut mjuka ställdon och sensorer, " skriver forskare.
