Ny 3D-udskrivningsmetode indbefatter sansemuligheder inden for robotaktuatorer

Forskere ved Harvard University har bygget bløde robotter inspireret af naturen, der kan kravle, svømme, tage fat i sarte genstande og endda hjælpe et bankende hjerte, men ingen af ​​disse enheder har været i stand til at fornemme og reagere på verden omkring dem.

Det er ved at ændre sig.

Inspireret af vores krops sanseevner, forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering har udviklet en platform til at skabe bløde robotter med integrerede sensorer, der kan fornemme bevægelse, tryk, røre ved, og jævn temperatur.

Forskningen er publiceret i Avancerede materialer .

"Vores forskning repræsenterer et fundamentalt fremskridt inden for blød robotik, "sagde Ryan Truby, første forfatter til papiret og nylig ph.d. uddannet på SEAS. "Vores produktionsplatform gør det let at integrere komplekse sansemotiver i bløde robotsystemer."

Det har dels været svært at integrere sensorer i bløde robotter, fordi de fleste sensorer, som dem, der bruges i traditionel elektronik, er stive. For at løse denne udfordring, forskerne udviklede en organisk ionisk væskebaseret ledende blæk, der kan 3D-printes inden for de bløde elastomermatricer, der omfatter de fleste bløde robotter.

"Til dato, de fleste integrerede sensor-/aktuatorsystemer, der blev brugt i blød robotik, har været ret rudimentære, "sagde Michael Wehner, tidligere postdoktor ved SEAS og medforfatter af papiret. "Ved direkte at udskrive ioniske væskesensorer inden for disse bløde systemer, vi åbner nye veje for enhedsdesign og fremstilling, der i sidste ende vil muliggøre ægte lukket kredsløbskontrol af bløde robotter. "

Wehner er nu adjunkt ved University of California, Santa Cruz.

For at fremstille enheden, forskerne stolede på en etableret 3D -printteknik udviklet i laboratoriet af Jennifer Lewis, Hansjorg Wyss -professor i biologisk inspireret teknik ved SEAS og kernefakultetsmedlem i Wyss -instituttet. Teknikken - kendt som integreret 3D -print - integrerer problemfrit og hurtigt flere funktioner og materialer i en enkelt blød krop.

"Dette værk repræsenterer det nyeste eksempel på de muligheder, som embedded 3D -udskrivning giver - en teknik, der er banebrydende i vores laboratorium, "sagde Lewis.

"Funktionen og designfleksibiliteten ved denne metode er uden sidestykke, "sagde Truby." Dette nye blæk kombineret med vores integrerede 3D -udskrivningsproces giver os mulighed for at kombinere både blød sansning og aktivering i ét integreret blødt robotsystem. "

For at teste sensorerne, holdet trykte en blød robotgriber bestående af tre bløde fingre eller aktuatorer. Forskerne testede griberens evne til at mærke inflationstryk, krumning, kontakt, og temperatur. De indlejrede flere kontaktsensorer, så griberen kunne fornemme lette og dybe berøringer.

"Blød robotteknologi er typisk begrænset af konventionelle formteknikker, der begrænser geometrivalg, eller, i tilfælde af kommerciel 3D -udskrivning, materialevalg, der hæmmer designvalg, "sagde Robert Wood, Charles River professor i teknik og anvendt videnskab ved SEAS, Kernefakultetsmedlem i Wyss Institute, og medforfatter af papiret. "De teknikker, der er udviklet i Lewis Lab, har mulighed for at revolutionere, hvordan robotter skabes - bevæger sig væk fra sekventielle processer og skaber komplekse og monolitiske robotter med integrerede sensorer og aktuatorer."

Næste, forskerne håber at udnytte kraften i maskinlæring til at træne disse enheder til at forstå objekter af forskellig størrelse, form, overfladestruktur, og temperatur.