3D打印软机器人执行器提高了工厂的地板安全性

中国的研究人员使用多材料3D打印设计了一种软机器人执行器，可以响应承重负载，快速响应以帮助在类似任务中与刚性机器人竞争。去年年底，一家中国工厂发生了一场可怕的机器人事故，这一事故造成一名工人被尖刺刺穿，这表明与刚性部件机器人接近或相互作用可能会非常危险。出于这个原因，研究人员正在推进机器人的设计和开发，其中软驱动器和其他部件可以与刚性机器人相媲美。

来自新加坡科技与设计大学(SUTD)和上海交通大学(SJTU)的跨机构和学科团队开发了一种新方法，用于制造他们称之为“快速响应，刚度可调”(FRST)的软驱动器。可以在承重任务中显示出前所未有的响应能力。研究人员在高级功能材料杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。

ADM多伦多的设计与制造提供了一个独一无二的机会，可以将供应商与寻求最新创新，产品和解决方案的买家联系起来。用安大略省蓬勃发展的制造业的销售线索填补您的销售渠道。设计与制造展，2019年6月6日至6日，多伦多会议中心。

软机器人可以轻松适应周围环境，并提供与人类安全，共存的互动。然而，软机器人执行承重任务以及更严格的对应物通常具有挑战性。

这可能会随着新的执行器而改变，这些执行器由形状记忆聚合物(SMP)制成，并使用混合多材料3D打印进行设计和开发。根据研究论文，执行器可以在32秒内完成软化加强循环，显示出与刚性部件制成的机器人类似的提升物体的能力。

设计的关键是使用SMP，它们能够将硬度可逆地改变两到三个数量级并且兼容3D打印。然而，研究人员表示，在过去，基于SMP的软驱动器通常受到响应缓慢，变形小以及具有微观特征的自动化制造困难的限制。

这项新工作通过将商业喷墨多材料3D打印技术与直接墨水书写方法结合起来解决了这些问题，SUTD科学与数学集群的助理教授Qi(Kevin)Ge表示，他是此项联合负责人项目。

Ge说，研究人员使用嵌入式SMP层实现了执行器的刚度可调性，而嵌入加热和冷却元件可以实现设备的快速响应。实际上，SMP层与执行器主体的集成在不牺牲灵活性和适应性的情况下将其刚度提高了120倍。

具体而言，研究人员使用印刷有银纳米粒子墨水的可变形导电电路通过局部焦耳加热来激活SMP的橡胶状态。Ge说，一旦执行器被加压空气变形，该过程就会使用冷却液驱动通过流体通道来锁定几何结构并降低SMP的温度。

“即使在释放压缩空气后，处于刚性状态的变形执行器也可以执行承载任务，”Ge说。“更重要的是，加热 - 冷却循环可以在大约半分钟内完成，这是报告的最快速度据我们所知。“

为了证明他们方法的成功，该团队设计了一个带有三个FRST执行器的机器人抓手，可以抓住和提升任意形状的物体，各种重量从不到10克到1.5千克，Ge说。他补充说，他们使用计算模型来模拟FRST执行器的机械和热电行为，以指导其设计并提供增强负载能力的见解。