Los robots blandos son una clase de sistemas robóticos hechos de materiales conformes y capaces de adaptarse con seguridad a entornos complejos. Recientemente han experimentado un rápido crecimiento y vienen en una variedad de diseños que abarcan escalas de longitud múltiple, desde metros hasta submicrómetros.
En particular, los pequeños robots blandos a escala milimétrica son de interés práctico ya que pueden diseñarse como una combinación de actuadores en miniatura simplemente accionados por presión neumática. También son muy adecuados para la navegación en áreas confinadas y la manipulación de objetos pequeños.
Sin embargo, reducir la escala de los robots neumáticos suaves a milímetros resulta en características más finas que se reducen en más de un orden de magnitud. La complejidad del diseño de tales robots exige una gran delicadeza cuando se fabrican con procesos tradicionales como el moldeo y la litografía suave. AunqueLas nuevas tecnologías de impresión en 3D, como el procesamiento digital de luz DLP, ofrecen altas resoluciones teóricas, por lo que lidiar con huecos y canales a microescala sin causar obstrucción aún ha sido un desafío. De hecho, los ejemplos exitosos de impresión 3D en miniatura de robots neumáticos suaves son raros.
Recientemente, investigadores de Singapur y China, es decir, de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD, la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur SUSTech y la Universidad de Zhejiang ZJU, propusieron un flujo de proceso genérico para guiar la impresión DLP 3D deactuadores neumáticos en miniatura para robots blandos con un tamaño total de 2-15 mm y un tamaño de función de 150-350 μm consulte la imagen. Su investigación fue publicada en Tecnologías avanzadas de materiales .
"Aprovechamos la alta eficiencia y la resolución de la impresión DLP 3D para fabricar actuadores robóticos en miniatura", dijo el profesor asociado Qi Kevin Ge de SUSTech, investigador principal del proyecto de investigación. "Para garantizar la fidelidad de impresión confiable y el rendimiento mecánico enEn los productos impresos, introdujimos un nuevo paradigma para la adaptación sistemática y eficiente de la formulación del material y los parámetros clave de procesamiento ".
En la impresión DLP 3D, los fotoabsorbentes se agregan comúnmente a soluciones de polímeros para mejorar las resoluciones de impresión en ambas direcciones, lateral y vertical. Mientras tanto, aumentar excesivamente la dosis conduce a una rápida degradación de la elasticidad del material, que es crucial para que los robots blandos puedan mantenergrandes deformaciones
"Para lograr una compensación razonable, primero seleccionamos un fotoabsorbente con buena absorbancia a la longitud de onda de la luz UV proyectada y determinamos la formulación de material adecuada basada en pruebas de rendimiento mecánico. A continuación, caracterizamos la profundidad de curado y XYfidelidad para identificar la combinación adecuada de tiempo de exposición y grosor de la capa en rodajas ", explicó el coprimer autor Yuan-Fang Zhang de SUTD.
"Siguiendo este flujo de proceso, podemos producir una variedad de actuadores robóticos neumáticos neumáticos en miniatura con varias estructuras y modos de transformación, todos más pequeños que una moneda de un dólar de Singapur, en un sistema de impresión 3D multimaterial de fabricación propia. Lo mismola metodología debe ser compatible con la estereolitografía comercial SLA o las impresoras DLP 3D, ya que no se requiere modificación de hardware ", dijo el autor correspondiente, el profesor Qi Ge de SUSTech.
Para ejemplificar las posibles aplicaciones, los investigadores también idearon un removedor de residuos blandos que comprende un manipulador continuo y una pinza neumática blanda en miniatura impresa en 3D. Puede navegar a través de un espacio confinado y recoger objetos pequeños en posiciones difíciles de alcanzar.
El enfoque propuesto allana el camino para la impresión 3D de robots blandos en miniatura con geometrías complejas y sofisticados diseños multimateriales. Esta integración de actuadores neumáticos blandos en miniatura impresos en un sistema robótico ofrece oportunidades para aplicaciones potenciales como el mantenimiento de motores a reacción y cirugía mínimamente invasiva.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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