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3D-gedruckte Roboterfinger

Die Autoren Manpreet Kaur und Woo Soo Kim tauchen in die Welt der Kombination von 3D-Druck und Robotik ein. Ihre kürzlich veröffentlichte Arbeit konzentriert sich auf den Entwurf einer Roboterstruktur mit verformbaren Zellstrukturen, die leicht herzustellen sind.

Die herkömmlichen Metallroboter oder Roboterkomponenten werden zunehmend durch weichere Materialien aufgewertet, die eine größere Vielseitigkeit für industrielle Anwendungen bieten. Nicht nur das, viele dieser neuen Materialien können sich in ihre Umgebung verwandeln, die von Umgebungen wie Temperatur oder Feuchtigkeit beeinflusst wird. Kaur und Kim erinnern uns daran, dass viele dieser Innovationen ursprünglich von der Natur inspiriert sind, wie die Bewegung und die Reibungseigenschaften der Schlange.

Übliche leichte, soft Robotikkörper, die aus Elastomermaterialien hergestellt sind, zeigen einen Mangel an struktureller Steifheit, der ihre Verwendung in vielen praktischen Anwendungen einschränkt. Hier wird ein architektonisches Roboterkörperdesign mit deformierbaren zellulären Strukturen vorgeschlagen, das leicht herzustellen, leicht, mechanisch haltbar und nachgiebig ist, während es seine Elastizität beibehält. Das zelluläre Körperdesign überwindet nicht nur die Steifigkeitsbegrenzung, sondern auch andere Nachteile der meisten gewöhnlichen weichen Körper, die durch hohen Druck oder Aufprall beschädigt werden können. Ein künstlicher zellularer Finger wird zusammen mit eingebetteten Drucksensoren auf der Fingerspitze gedruckt, um ein funktionales System in einem einzigen Bauprozess mit dem Vorteil des 3D-Drucks mit mehreren Materialien zu bilden. Die integrierten architektonischen Greifer, die aus Zellfingern mit einem wiederholbaren, zuverlässigen Biegeprofil bestehen, weisen bei Betätigung eine maximale Greifkraft von 16 N auf und können verschiedene Objekte greifen. 3D-Zellulardesigns eröffnen architektonischen Roboterkörpern neue Möglichkeiten, die ihren Anwendungsbereich erheblich erweitern können.

Der architektonischer Roboterfinger ist ein Ausgangspunkt für das Konzept des zellularen Designs. Daher gibt es in diesem Bereich viel Raum für weitere Forschungen. Das Design anderer mechanischer Metamaterialien bietet viele Möglichkeiten, sodass andere Gitterstrukturen untersucht werden können, um zusätzliche mechanische Deformationsfunktionen im Roboterfinger abzustimmen. Die Optimierung des Sensordesigns und die Hinzufügung anderer Sensoren können ebenfalls untersucht werden, um die allgegenwärtige Leistung zu erzielen. Dieses konforme Roboterdesign mit Metamaterialkörper kann die Funktionalität und Haltbarkeit von Roboterkörpern für prothetische oder industrielle Anwendungen verbessern und so eine neue Generation von Robotersystemen mit besserer Leistung und größerer Anpassungsfähigkeit für eine Vielzahl von Aufgaben entwickeln.

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QuelleWiley Online Library