Flexoskelet print:Fremstilling af fleksible eksoskeletter til insekt-inspirerede robotter

Insekter har typisk en række komplekse eksoskeletstrukturer, som støtter dem i deres bevægelser og hverdagsaktiviteter. Fremstilling af kunstige eksoskeletter til insekt-inspirerede robotter, der matcher kompleksiteten af ​​disse naturligt forekommende strukturer, er en nøgleudfordring inden for robotteknologi.

Selvom forskere har foreslået adskillige fremstillingsprocesser og -teknikker til fremstilling af eksoskeletter til insekt-inspirerede robotter, mange af disse metoder er ekstremt komplekse eller er afhængige af dyrt udstyr og materialer. Dette gør dem umulige og vanskelige at anvende i en bredere skala.

Med det i tankerne, forskere ved University of California i San Diego har for nylig udviklet en ny proces til at designe og fremstille komponenter til insekt-inspirerede robotter med eksoskeletstrukturer. De introducerede denne proces, kaldet flexoskelet print, i et papir forudgivet på arXiv.

"Inspireret af insektets eksoskelet, vi præsenterer en ny fremstillingsproces kaldet 'flexoskeleton' print, der muliggør hurtig og tilgængelig fremstilling af hybride stive/bløde robotter, " skrev forskerne i deres papir.

Indtil nu, hybridrobotter med både stive og bløde komponenter er typisk blevet bygget ved hjælp af dyre materialer og 3D-printere, samt flertrins støbe- og maskinprocesser. I deres undersøgelse, forskerholdet ved UC San Diego satte sig for at skabe en ny fremstillingsmetode, der er billigere og nemmere at bruge.

Flexoskelet print, metoden de udviklede, er afhængig af en tilpasning af en 3D-printer med smeltet aflejringsmateriale (FDM) af forbrugerkvalitet, som giver en ekstrem stærk bindingsstyrke mellem det aflejrede materiale og printerens fleksible bundlag. Denne proces kan bruges til at skabe eksoskeletter til insekt-inspirerede robotter med forskellige former og morfologier.

Bemærkelsesværdigt, den fabrikationstilgang, som forskerne foreslår, kan bruges af både nybegyndere og ekspertbrugere, da det er ret ligetil og let at forstå. Det er også langt mere overkommeligt end alternative fremstillingsmetoder, da de materialer og udstyr, den er afhængig af, er betydeligt billige og let tilgængelige.

I deres undersøgelse, holdet demonstrerede gennemførligheden af ​​deres tilgang ved at bruge den til at designe og teste en lang række kanoniske flexoskeletelementer. De kombinerede derefter alle de elementer, de producerede, til en gående firbenet robot med en fleksibel eksoskeletstruktur.

"Den tilgang, vi har udviklet, afhænger i høj grad af sammenhængen mellem tredimensionel geometri af overfladeegenskaber og deres bidrag til den komponents lokale mekaniske egenskaber, " skrev forskerne i deres papir. "Vi forestiller os, at denne metode vil muliggøre en ny klasse af bio-inspirerede robotter med fokus på det indbyrdes forhold mellem mekanisk design og bevægelse."

I fremtiden, den nye design- og fremstillingsproces, der er udtænkt af dette team af forskere, kan muliggøre udviklingen af ​​adskillige insekt-inspirerede robotter. Da teknikken er langt mere ligetil og overkommelig end de fleste eksisterende metoder, det kan også gøre eksisterende eller nye robotter nemmere at opskalere, øge deres chancer for at blive produceret i større mængder og komme på markedet.

© 2019 Science X Network