像一條靈巧的尺蠖，牢牢抓住圓管，一伸一縮地向前蜿蜒。這是使用天津由高校科技工作者研發(fā)、3D打印機(jī)直接打印的模塊化柔性驅(qū)動新方法。機(jī)器人。
溫柔機(jī)器人由于其高度的靈活性和對人體的安全性，近年來受到廣泛關(guān)注。3D打印的優(yōu)勢在于可以做出復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，不需要后續(xù)加工，而且可以一次成型。無打印組件結(jié)構(gòu)是一種由3D打印技術(shù)制成的柔性結(jié)構(gòu)。機(jī)器人近年來的一個典型應(yīng)用。
(圖片說明:基于膜缸的新型氣動人工肌肉的設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用場景)
最近，天津左思陽、劉建斌研究組提出了一種基于膜缸的新型模塊化柔性驅(qū)動方法，通過改變排列組合方式，根據(jù)具體應(yīng)用合理安排連接方案，將其應(yīng)用于人工肌肉和管道爬行。機(jī)器人中等。該方法基于一次性3D打印的制造技術(shù)，省去了傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備加工制造。裝配該工藝大大降低了驅(qū)動模塊的制造成本和周期，具有低耗氣量、高動態(tài)響應(yīng)、高可靠性和應(yīng)用場景適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。該成果于2021年1月初在線發(fā)表在美國電氣和電子工程師學(xué)會上。機(jī)器人IEEE機(jī)器人與自動化快報(bào)。
(圖片說明:基于薄膜圓柱體的管道爬行。機(jī)器人設(shè)計(jì)理念)
“每個薄膜圓柱體就像人體的一塊小肌肉或者爬行動物的一個‘關(guān)節(jié)’，只是由熱塑性聚氨酯制成。”劉建斌解釋說，采用這種新型膜筒結(jié)構(gòu)是團(tuán)隊(duì)的“奇思妙想”。如果把這個結(jié)構(gòu)比作一個基本的肌肉單元，那么這些單元的連接方式就要根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行排列組合，就像把肌肉單元連接起來形成一個整體肌肉，然后應(yīng)用到不同的場景。整個“肌肉”的制造過程采用3D打印技術(shù)，一次成型。
基于這一思路，課題組首次提出了一種新型氣動人工肌肉，可用于驅(qū)動柔性外骨骼等人機(jī)交互設(shè)備。氣動是指以壓縮空氣為動力源，驅(qū)動機(jī)械完成伸縮或旋轉(zhuǎn)動作。與傳統(tǒng)的氣動人工肌肉相比，這種設(shè)計(jì)最突出的特點(diǎn)是不會在厚度方向膨脹，從而避免擠壓人體。此外，課題組還提出了一種新型的氣動管道爬行。機(jī)器人，可應(yīng)用于工業(yè)管道設(shè)施的檢測和實(shí)時性監(jiān)控。管道爬行機(jī)器人采用仿生尺蠖原理，巧妙安排薄膜筒單元之間的連接， 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)外壁上爬行。靈活駕駛模式的應(yīng)用使得這機(jī)器人能夠適應(yīng)管道直徑大范圍的變化，能夠應(yīng)對直管、彎管、垂直管、水平管以及各種角度傾斜的管道的應(yīng)用場景。與此同時，機(jī)器人能承受自身重量80倍以上。
因?yàn)槭菤鈩臃绞津?qū)動，所以比較軟。機(jī)器人我只能帶著長長的氣管尾巴工作。如果傳感器被集成到設(shè)備中，這些氣管尾部可以被移除，以便機(jī)器人更加獨(dú)立精致，而這也是科學(xué)家未來努力的方向。