Neues 3D

Das Gerät druckt alles auf einmal und kann Objekte aufnehmen und freigeben

Die Soft-Robotik bietet großes Potenzial für die Entwicklung von Robotern, die mit Menschen und empfindlichen Objekten interagieren können, ohne ihnen Schaden zuzufügen.

Allerdings ist die Herstellung von Geräten, die sowohl weich als auch robust sind, eine Herausforderung. Die Herstellung von Soft-Robotern kann ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess sein, da die meisten von ihnen pneumatisch betätigt und durch Form- und Montageprozesse hergestellt werden, die normalerweise viele manuelle Vorgänge erfordern und die Komplexität begrenzen. Darüber hinaus müssen komplexe Steuerungskomponenten hinzugefügt werden, um auch einfache Funktionen zu erreichen.

Jetzt hat ein Team von Robotikern der University of California San Diego in Zusammenarbeit mit Forschern des BASF-Konzerns einen weichen Robotergreifer entwickelt, der in einem Druck in 3D gedruckt wird und zum Funktionieren ebenfalls keine Elektronik benötigt.

Der 3D-gedruckte Robotergreifer ist mit eingebauten Schwerkraft- und Berührungssensoren ausgestattet und kann Objekte aufnehmen, halten und loslassen. Der Greifer kann am Ende eines herkömmlichen Roboterarms für industrielle Fertigungsanwendungen, die Lebensmittelproduktion und die Handhabung von Obst und Gemüse montiert werden.

Die meisten 3D-gedruckten Softroboter weisen oft eine gewisse Steifigkeit auf und neigen dazu, undicht zu sein, was ihren Einsatz für viele Anwendungen verhindert. Außerdem ist nach dem Druck ein erheblicher Bearbeitungs- und Montageaufwand erforderlich, damit sie verwendbar sind.

Der Ansatz des Teams nutzte jedoch eine neue 3D-Druckmethode, bei der die Druckerdüse einen kontinuierlichen Pfad durch das gesamte Muster jeder gedruckten Schicht zeichnet. Dadurch konnten Fehler im Druck vermieden und feinere und detailliertere Strukturen erzeugt werden. Die Methode verringerte auch die Wahrscheinlichkeit von Undichtigkeiten und Defekten im Druckstück, die beim Drucken mit weichen Materialien sehr häufig auftreten.

Der neue Ansatz ermöglicht den Druck dünner Wände bis zu einer Dicke von 0,5 Millimetern. Die dünneren Wände und komplexen, geschwungenen Formen ermöglichen einen größeren Verformungsbereich, was insgesamt zu einer weicheren Struktur führt.

Darüber hinaus erforderte der Herstellungsprozess keine manuellen Eingriffe wie Montage oder Justierung. Dies bedeutet, dass der Prozess und das Design mit einem ähnlichen Desktop-3D-Drucker problemlos reproduzierbar sind.

Für den Betrieb des Greifers ist zwar kein Strom erforderlich, er muss jedoch an eine Druckluftquelle angeschlossen werden. Es ist mit Kanälen und pneumatischen Ventilen ausgestattet, die einen Hochdruck-Luftstrom steuern, der die Betätigung auslöst. Die Reihe von Ventilen würde es dem Greifer ermöglichen, bei Kontakt zu greifen und zum richtigen Zeitpunkt loszulassen.

Wenn der Berührungssensor durch ein Objekt in den Backen des Greifers aktiviert wird, gelangt Druckluft in die internen Kanäle, um das Objekt sicher zu greifen. Durch Drehen der Hand in die richtige Richtung wird der Schwerkraftsensor aktiviert, der den Luftdruck freisetzt und das Öffnen der Backen bewirkt.

„Es ist das erste Mal, dass ein solcher Greifer sowohl greifen als auch loslassen kann. Sie müssen lediglich den Greifer horizontal drehen. Dies löst eine Änderung des Luftstroms in den Ventilen aus, wodurch die beiden Finger des Greifers freigegeben werden“, sagte Yichen Zhai, der Hauptautor der Studie, in einer Erklärung.

Diese Fluidlogik ermöglicht es dem Roboter, sich zu merken, wann er ein Objekt ergriffen hat und sich daran festhält. Wenn es das Gewicht des Objekts erkennt, das bei der horizontalen Drehung zur Seite drückt, gibt es das Objekt frei.

Der Greifer könnte in Zukunft ein nützliches Manipulationswerkzeug für verschiedene Anwendungen wie Fertigung und Landwirtschaft, Forschung und Exploration sein.

Zeitschriftenreferenz: