創(chuàng)想三維：3D打印機(jī)為連續(xù)軟體機(jī)器人提升1.3千克重量

http://m.hai34.com2019年04月30日 10:54教育裝備網(wǎng)

　　日常生活中我們一提起機(jī)器人，就會(huì)聯(lián)想到一些擬人化機(jī)器人，如C-3PO機(jī)器人、杰森斯機(jī)器人和女仆Rosie機(jī)器人等。但機(jī)器人并不總是以仿造人類的形式出現(xiàn)，以連續(xù)型機(jī)器人為例，他們在航空航天、機(jī)器人手術(shù)和炸彈處理方面同樣也為人類做出過重大貢獻(xiàn)。

　　C-3PO機(jī)器人

　　以下這些細(xì)長機(jī)器也稱為蛇形機(jī)器人，它可以把身體彎曲成光滑的曲線。

　　連續(xù)體節(jié)段，每對椎骨之間有一個(gè)柔軟的“鉸鏈”，可提高扭轉(zhuǎn)剛度

　　這些章魚式手臂通常通過電纜移動(dòng)，所述電纜從肢體的基部產(chǎn)生力，然后將其傳遞到整個(gè)臂的不同附接點(diǎn)。這為機(jī)器人提供了移動(dòng)和扭轉(zhuǎn)所需的移動(dòng)性和扭矩。所有這一切都由電動(dòng)機(jī)執(zhí)行器提供動(dòng)力，當(dāng)然它也可以控制蛇形機(jī)器人的高度。

　　這些蛇形機(jī)器人面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是執(zhí)行器位于彎曲部分的設(shè)計(jì)。以犧牲強(qiáng)度和速度為代價(jià)提供靈活性和扭轉(zhuǎn)。想要開發(fā)出更堅(jiān)固的機(jī)器人，機(jī)器人的剛性問題是研究人員必須要解決的問題。而使用精密工程解決這個(gè)問題的成本又很高昂，所以利茲大學(xué)的一組研究人員希望通過3D打印機(jī)來減輕這種影響。

　　利茲隊(duì)的設(shè)計(jì)：

　　用于測試段設(shè)計(jì)的電機(jī)，線軸和互鎖椎骨布置

　　在最近的一項(xiàng)研究中，研究人員的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)具有廣泛實(shí)用性的3D打印連續(xù)體機(jī)器人片段。為了提供更強(qiáng)的抗扭剛度，他們選擇沿著連續(xù)的柔性骨架(如標(biāo)準(zhǔn)蛇形機(jī)器人)使用等間距的“椎骨”段。這些節(jié)段有助于引導(dǎo)移動(dòng)臂的四個(gè)肌腱，同樣也可以彼此互鎖以產(chǎn)生剛性。

　　借助3D打印機(jī)，可以快速打印不同版本設(shè)計(jì)的迭代。用多材料3D打印機(jī)預(yù)先組裝打印每個(gè)椎骨段。Tango +材料包括柔軟，柔韌的骨架和更加堅(jiān)硬的維羅材料，這些材料構(gòu)成了椎骨本身。實(shí)際上，設(shè)計(jì)還有一個(gè)集中的孔可以提供吸力。

　　力量測試：

　　分段測試安裝，增加的重量被添加到尖端。

　　該團(tuán)隊(duì)決定采用兩種設(shè)計(jì)來測試提升能力。為了測試臂的各個(gè)部分，每個(gè)部分都水平安裝在所述鉆機(jī)上。測試從兩個(gè)不同的起始位置開始：一個(gè)完全垂直，激活一個(gè)臂的電機(jī); 另一個(gè)垂直旋轉(zhuǎn)45度，激活兩個(gè)電機(jī)。

　　該測試從該段的最低運(yùn)動(dòng)極限開始，重量垂直提升盡可能高。令人興奮的是，該團(tuán)隊(duì)的V 1.2設(shè)計(jì)使兩個(gè)電機(jī)都能夠承載1300g(1.3kg / 2.86lbs)的最大有效載荷。對于此配置，最大有效負(fù)載下的平均速度為每秒10度。同樣，互鎖椎骨設(shè)計(jì)的性能也令人鼓舞，因?yàn)樗谪?fù)載下可預(yù)測地執(zhí)行。