教育3D打印機用于可編程機器人的3D打印軟機械材料

　　圖德爾夫特的科學家們繼續深入研究3D打印機技術，最近以高度可編程和軟執行器的形式開發了先進的機器人技術。這種驅動器由硬材料和軟材料制成，能夠進行復雜的運動，研究人員認為這些機器人能夠處理“微妙”物體并與人類一起工作。

　　作者詹巴茲、F.S.L.博伯特、M.J.米爾扎利和A.A.Zadpoor在最近出版的“超可編程的屈曲驅動軟細胞機制”中對他們的項目進行了更多的解釋，主要圍繞由超材料制成的一些非常現代的機器人，這些機器人不僅具有靈活性，而且還有前所未有的功能。

　　論文的第一作者沙赫拉姆·詹巴茲解釋說，這種材料中的織物對于軟性機器人有很大的潛力，但迄今為止的可調性有限。

　　“我們現在提出了一些超可編程機械超材料的新設計，不僅可以選擇驅動力和振幅，還可以在很寬的范圍內調整驅動模式。我們還演示了這些軟執行器如何在機器人中使用的一些示例，例如作為力開關、運動控制器、拾取和放置末端執行器，”詹巴茲說。

　　研究人員還研究了與缺陷相關的屈曲頻率如何被用于制造一系列機械超材料;然而，這些類型的材料在很大程度上依賴于先進的可編程性。該團隊創造了合理設計方法，具有高可編程性和軟超材料，來應對必要的驅動力和驅動振幅。

　　研究人員開發了能夠為機器人提供軟觸摸的軟執行器(圖片來源：代爾夫特理工大學)

　　阿米扎普爾教授解釋說：“這種功能已經融入了材料中。”“因此，我們必須深入研究屈曲現象。這曾經被認為是設計失敗的縮影，但在過去幾年中被利用來開發具有先進功能的機械超材料。一般來說，軟機器人，特別是軟執行機構可以從這種設計材料中受益匪淺。然而，解開屈曲驅動材料的巨大潛力取決于解決目前設計的主要局限性，即其可編程性的有限范圍。我們能夠計算和預測更高的屈曲模式，并使材料傾向于這些更高的模式。”

　　傳統的機械臂是通過使用開發的軟執行器進行修改，以在拾取和放置任務期間提供軟接觸。學分：代爾夫特理工大學

　　研究中的設計還包括雙面屈曲，研究人員稱之為新的“最低失穩模式”。它們還包括一種“預處理”軟機械超材料的方法，以啟動更高的失穩模式，而不依賴于其他邊界。該團隊合作創建了一個具有旋轉屈曲模式的細胞機制，演示了作為力開關、運動控制器、拾取和放置末端效應器的功能。

　　詹巴茲說：“因此，我們提出了具有高可編程性的多材料屈曲驅動超材料。”“我們將基于預測計算模型的合理設計方法與先進的多材料3D打印制造技術相結合，將軟、硬材料在單元中心和角落任意分布3D打印單元材料。以材料性能的幾何分布和空間分布為主要設計參數，開發出具有驅動力和驅動振幅可調機制的軟機械超材料。

　　扎波爾教授說：“你真正想要的是與人類手的特征相似的東西，包括柔軟的觸摸、快速而準確的動作和力量。”“這就是我們的軟3D打印可編程材料努力實現的目標。”

　　Tu Delft的創新者一直是3D設計和制造領域的先驅，他們創造了4D家具等可以根據需要變形的產品、適應力的正交填充物，以及其他基于意圖的3D打印等新工藝。

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