03/08/2023
Door Ad Spijkers
De component wordt in één keer geprint en kan objecten oppakken en loslaten. Er is geen elektronica nodig om te werken.
Het apparaat is ontwikkeld door een team van robotici aan de University of California San Diego, in samenwerking met onderzoekers van BASF. De onderzoekers wilden een zachte grijper ontwerpen die gebruiksklaar zou zijn zodra hij uit de 3D-printer komt, uitgerust met ingebouwde zwaartekracht- en aanraaksensoren. Hierdoor kan de grijper objecten oppakken, vasthouden en loslaten.
Werking
De onderzoekers hebben functies zo ontworpen dat de grijper dankzij een reeks kleppen zowel bij contact kan grijpen als op het juiste moment loslaten. Volgens hen is dit de eerste keer dat een dergelijke grijper zowel kan grijpen als loslaten. Het enige wat de gebruiker hoeft te doen, is de grijper horizontaal te draaien. Dit veroorzaakt een verandering in de luchtstroom in de kleppen, waardoor de twee vingers van de grijper loslaten. Door deze vloeiende logica kan de robot onthouden wanneer hij een object heeft gegrepen en eraan vasthoudt. Wanneer hij het gewicht detecteert van het object dat naar de zijkant duwt terwijl het naar de horizontaal draait, laat de grijper het object los.
Zachte robotica laat robots veilig communiceren met mensen en delicate objecten. De nieuwe grijper kan op een robotarm worden gemonteerd voor industriële productietoepassingen, voedselproductie en de verwerking van groenten en fruit. Hij kan ook op een robot worden gemonteerd voor onderzoeks- en verkenningstaken.
Voor het werken met de gripper is geen hoge druk nodig; hij werkt met een gereguleerde druk van ongeveer 1 bar. Voor binnen of vaste locaties kan een compressor de grijper continu van energie voorzien. In buitenomgevingen met beweging kan het dragen van een zware compressor onhandig zijn. Hier biedt een draagbare fles met perslucht een geschikte oplossing. Als de grijper een langere periode wordt gebruikt, kan een fles met een hoge druk zorgen voor een consistente toevoer van een lage druk van 1 bar. In beide scenario's moet de hogedrukbron worden teruggeregeld tot 1 bar.
Nieuwe 3D-printmethode
De meeste 3D-geprinte soft robots hebben een zekere mate van stijfheid; bevatten een groot aantal lekken wanneer ze van de printer komen. Na het printen hebben ze behoorlijk wat nabewerking en montage nodig om bruikbaar te zijn. Het onderzoeksteam heeft deze obstakels overwonnen door een nieuwe 3D-printmethode te ontwikkelen. Hierbij volgt de spuitmond van de printer een doorlopend pad door het volledige patroon van elke geprinte laag. Het is alsof je een tekening maakt zonder ooit het potlood van de pagina te halen, aldus de onderzoekers.
Deze methode verkleint de kans op lekken en defecten in het geprinte stuk, wat heel gebruikelijk is bij het printen met zachte materialen. De methode maakt het ook mogelijk om dunne wanden te printen, tot een dikte van 0,5 mm. De dunnere wanden en complexe, gebogen vormen zorgen voor een groter bereik van vervorming, wat resulteert in een algehele zachtere structuur. Onderzoekers baseerden de methode op het Euleriaanse pad, wat in de grafische theorie een pad is in een grafiek dat elke rand van die grafiek één keer raakt. Toen ze deze regels volgden, konden ze consequent functionele pneumatische soft robots met ingebedde besturingscircuits printen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: University of California San Diego, Jacobs School of Engineering