Dedos de preensão robóticos macios e sensíveis feitos com impressão 3D multimaterial

As garras flexíveis permitem que os robôs manipulem objetos delicados, mas isso não significa necessariamente que sejam seguras para uso em organismos vivos, como pessoas idosas, então os pesquisadores continuam trabalhando para melhorar a percepção das garras robóticas flexíveis. De acordo com uma equipe da Ritsumeikan University, no Japão, um dos principais objetivos da robótica no momento é desenvolver uma garra robótica hábil com recursos mais seguros e semelhantes aos dos humanos. Os pesquisadores têm trabalhado para projetar dedos robóticos macios e sensíveis impressos em 3D que seriam um grande passo na direção certa para robôs mais seguros, e recentemente publicaram um estudo sobre seu trabalho na revista Nano Energy .

A sensação proprioceptiva por meio de sensores flexíveis integrados é essencial para que as garras robóticas macias realizem uma preensão segura e hábil. Demonstramos um sensor multifuncional flexível e autoalimentado combinando um filme de difluoreto de polivinilideno com uma camada de interferência microestruturada. As camadas de bloqueio e o corpo do dedo são fabricados por uma tecnologia de impressão 3D multimaterial.

O resumo afirma.

Para completar várias tarefas, as garras suaves devem ter uma noção de sua própria posição e movimentos, conhecido como propriocepção, mas os sensores são uma parte importante deste processo, e a maioria dos sensores existentes são muito rígidos para serem integrados de uma forma útil, como eles, de acordo com um comunicado de imprensa da Ritsumeikan, “comprometem as características mecânicas das partes moles”. Mas esta equipe, sob a liderança do Professor Associado Mengying Xie, usou a impressão 3D multimaterial para fazer dedos robóticos macios que têm um sensor de propriocepção integrado com rigidez ajustável.

O sensor embutido no dedo macio pode fornecer sensações proprioceptivas passivas de curvatura e rigidez, com sensibilidade máxima de 0,55 mVm e 0,09 Vm/N respectivamente. Ele também agiu como um elemento ativo de interferência para ajustar a rigidez do dedo (15–44 N/m), sem afetar a dinâmica do movimento robótico. Demonstramos o sensor multifuncional com uma pinça robótica de três dedos para registrar com sucesso a flexão e o endurecimento do dedo no processo de ‘escolher e colocar’.

continua o resumo.

Algumas funções especiais permitem que a garra robótica macia impressa em 3D, que tem três dedos, agarre e segure objetos. Primeiro, o dedo macio da equipe pode se dobrar de uma forma muito controlável graças a uma câmara de inflação reforçada e à pressão de ar que ela fornece. Uma câmara separada possui um vácuo, que é capaz de ajustar a rigidez do dedo por meio do bloqueio de vácuo: um processo que suga o ar entre várias camadas empilhadas de material flexível para torná-lo rígido. Ainda mais interessante é a camada piezoelétrica que foi adicionada aos materiais flexíveis na câmara de bloqueio a vácuo, que atua como o sensor.

O efeito piezoelétrico muda a voltagem quando o material está sob pressão, o que deu aos pesquisadores uma maneira de usá-lo a seu favor como um mecanismo que pode sentir a rigidez e a curvatura iniciais do dedo robótico. Uma camada microestruturada na câmara de vácuo aumenta ainda mais a sensibilidade da garra macia impressa em 3D, pois melhora como a pressão é distribuída no material piezoelétrico. O efeito piezoelétrico também permite que o sensor se ligue, o que significa que não precisa de fornecimento de energia.

Sensores integrados com alimentação própria não só permitirão que os robôs interajam com segurança com humanos e seu ambiente, mas também eliminarão as barreiras para aplicativos robóticos que atualmente dependem de sensores alimentados para monitorar as condições.

O professor Xie disse.

A impressão 3D multimaterial possibilitou à equipe integrar facilmente os mecanismos de rigidez e sensibilidade ao design da garra macia, o que tornará os dedos mais seguros para manusear objetos frágeis, como fariam na área de saúde.

Nosso trabalho sugere uma forma de projetar sensores que contribuem não apenas como elementos sensores para aplicações robóticas, mas também como materiais funcionais ativos para fornecer um melhor controle de todo o sistema sem comprometer seu comportamento dinâmico.

afirmou o professor Xie.




Fonte: 3DPrint.com

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