Studiuesit krijojnë kapëse robotike pa elektronikë me printim 3D

Imagjinoni nëse printerët 3D mund të prodhojnë robotë që mund të punojnë drejtpërdrejt nga blloku. Ky koncept u mundësua nga një ekip studiuesish nga Universiteti i Kalifornisë San Diego dhe korporata BASF. Përpjekjet e tyre kanë çuar në një kapëse robotike që mund të printohet në lëvizje dhe nuk ka nevojë për ndonjë pajisje elektronike për të punuar.

Sipas ekipit, kapësi i butë mund të përdoret menjëherë pasi të shkëputet nga printeri 3D dhe është i pajisur me sensorë të integruar të gravitetit dhe prekjes, të cilët i mundësojnë të kapë, mbajë dhe lëshojë objekte. “Është hera e parë që një kapëse e tillë mund të kapet dhe të çlirohet. Gjithçka që duhet të bëni është ta ktheni kapësen horizontalisht. Kjo shkakton një ndryshim në rrjedhën e ajrit në valvula, duke bërë që dy gishtat e kapëses të lirohen”, thuhet në një deklaratë të universitetit.

Detajet në lidhje me hulumtimin e tyre janë publikuar në revistën Science Robotics.

Shumica e robotëve të butë të printuar 3D janë të ngurtë; kanë shumë rrjedhje kur dalin nga printeri; dhe ato kërkojnë shumë përpunim dhe montim pas printimit për të qenë të përdorshëm. Studiuesit ishin në gjendje t’i zgjidhnin këto probleme duke shpikur një metodë të re printimi 3D, e cila përfshin grykën e printerit të gjurmojë një rrugë të vazhdueshme përmes të gjithë modelit të çdo shtrese të printuar. “Është njësoj si të vizatoni një pikturë pa e hequr kurrë lapsin nga faqja,” tha në deklaratë Michael T. Tolley, autori i vjetër në letër dhe një profesor i asociuar në Shkollën e Inxhinierisë UC San Diego Jacobs.

Kjo procedurë zvogëlon mundësinë e rrjedhjeve dhe defekteve në objektin e printuar, të cilat janë të përhapura gjatë printimit me materiale të buta. Qasja e re mundëson gjithashtu printimin e mureve të hollë deri në 0,5 milimetra. Muret më të hollë dhe gjeometritë e ndërlikuara e të lakuara lejojnë më shumë deformim, duke rezultuar në një strukturë të përgjithshme më të butë. “Studiuesit e bazuan metodën në rrugën Eulerian, e cila në teorinë e grafikëve është një gjurmë në një grafik që prek çdo skaj të atij grafiku vetëm një herë dhe një herë.”

Pas metodës së tyre të re, ekipi ishte në gjendje të printonte vazhdimisht robotë funksionalë pneumatikë të butë me qarqe kontrolli të integruara.

Robotika e butë ka mundësinë të lejojë robotët të ndërveprojnë me njerëzit dhe gjërat e brishta në një mënyrë të sigurt. Sipas ekipit, ky kapës mund të vendoset në një krah robotik për prodhimin industrial, përpunimin e ushqimit dhe trajtimin e frutave dhe perimeve. Ai gjithashtu mund të ngjitet në një robot dhe të përdoret për studim dhe eksplorim. Mund të funksionojë gjithashtu pa lidhje, duke përdorur thjesht një shishe gazi me presion të lartë si furnizim me energji elektrike.

Sipas ekipit, i gjithë procesi i fabrikimit të kapëses nuk kishte nevojë për trajtim pas, pas montimit ose korrigjim të defekteve të prodhimit, duke e bërë këtë teknikë shumë të riprodhueshme dhe të arritshme. “Qasja jonë e propozuar përfaqëson një hap drejt sistemeve robotike komplekse, të personalizuara dhe komponentëve të krijuar në objektet fabrikuese të shpërndara.”

Shumica e robotëve të butë aktivizohen dhe fabrikohen në mënyrë pneumatike nga proceset e formimit dhe montimit që zakonisht kërkojnë shumë operacione manuale dhe kufizojnë kompleksitetin. Për më tepër, komponentët komplekse të kontrollit (për shembull, pompat elektronike dhe mikrokontrolluesit) duhet të shtohen për të arritur funksione edhe të thjeshta. Printimi tre-dimensional i fabrikimit të fijeve të shkrirë në desktop (FFF) ofron një alternativë të arritshme me më pak punë manuale dhe aftësinë për të gjeneruar struktura më komplekse. Megjithatë, për shkak të kufizimeve të materialit dhe procesit, robotët e butë të printuar me FFF shpesh kanë një ngurtësi të lartë efektive dhe përmbajnë një numër të madh rrjedhjesh, duke kufizuar aplikimet e tyre. “Ne paraqesim një qasje për projektimin dhe fabrikimin e pajisjeve robotike pneumatike të buta, hermetike, duke përdorur FFF për të printuar njëkohësisht aktivizues me përbërës të integruar të kontrollit të lëngjeve. “Ne e demonstruam këtë qasje duke shtypur aktivizuesit një rend të madhësisë më të butë se ato të fabrikuara më parë duke përdorur FFF dhe të aftë të përkulen për të formuar një rreth të plotë. Në mënyrë të ngjashme, ne printuam valvula pneumatike që kontrollojnë një fluks ajri me presion të lartë me presion të ulët kontrolli. Duke kombinuar aktivizuesit dhe valvulat, ne demonstruam një kapëse autonome pa elektronikë të printuar në mënyrë monolit. Kur lidhet me një furnizim konstant të presionit të ajrit, kapësi zbuloi dhe mbërtheu në mënyrë autonome një objekt dhe e lëshoi objektin kur zbuloi një forcë për shkak të peshës së objektit që vepron pingul me kapësen. I gjithë procesi i fabrikimit të kapëses nuk kërkon trajtim pas, postmontim ose riparim të defekteve të prodhimit, duke e bërë këtë qasje shumë të përsëritshme dhe të arritshme.