La fabrication robotique au niveau supérieur avec la robotique douce imprimée 4D

La fabrication robotique au niveau supérieur avec la robotique douce imprimée 4D

Les auteurs Ali Zolfagharian, Akif Kaynak et Abbas Kouzani explorent la science croissante de la robotique douce, décrivant leurs résultats dans le récent

L'impression 4D en boucle fermée permet aux chercheurs d'améliorer les robots souples avec des capteurs, des actionneurs et des commandes pour de meilleures performances globales. Les auteurs ont intégré ces détails dans leurs innovations électroniques ici, en utilisant un modèle d'apprentissage automatique basé sur les données destiné à gérer une nouvelle hiérarchie de tâches comprenant:

Saisir Trier Grimper ou ramper Inspecter Recherche et sauvetage Systèmes d'administration de médicaments

« Les robots souples de type origami peuvent fournir une rigidité variable avec une efficacité et une dextérité plus élevées requises dans des tâches spécifiques, que les robots conventionnels ne peuvent pas gérer », ont déclaré les chercheurs. «Les robots souples imprimés en boucle fermée 4D peuvent également être utilisés en chirurgie autonome, en laparoscopie et en endoscopie.»

Diagramme d'un robot logiciel en boucle fermée imprimé en 4D.

L'apprentissage automatique joue un rôle évident

« Grâce à l’intégration de modèles physiques, le ML utilise des ensembles de données clairsemés dans un cadre d’apprentissage statistique pour prédire les matériaux et les paramètres de traitement d’impression 3D pour augmenter la vitesse et la fidélité d’impression 3D », ont déclaré les chercheurs.

Avec l'impression 3D, les fonctionnalités suivantes peuvent être introduites:

Anisotropie ciblée Rigidité variable Résistances mécaniques hétérogènes dans l'espace

L'utilisation de l'apprentissage automatique est avantageuse pour ce domaine de la robotique, offrant une dimension accrue et plus, avec une variété de mécanismes de contrôle disponibles: contrôleurs en boucle ouverte, en boucle fermée (avec capteurs souples intégrés), et plus encore.

«Les mécanismes et les matériaux utilisés dans la construction de robots mous sont similaires; par conséquent, le contrôle peut être inspiré par une stratégie d’apprentissage qui traite de la non-linéarité et de l’agilité élevées », expliquent les chercheurs.

Capteurs imprimés en 3D avec des applications dans des robots souples imprimés en 4D. a) Capteur de déformation intégré imprimé en 3D (reproduit avec l'autorisation de Copernicus Publications pour le compte de l'AMA [42]); b) électrodes sEMG imprimées en 3D (reproduites avec l'autorisation de Copernicus Publications pour le compte de l'AMA [42]); (c) Capteur piézoélectrique imprimé en 3D dans un robot mou de méduses (reproduit avec la permission de SPIE [67]); d) Capteur de langue électronique imprimé en 3D (reproduit avec la permission de Frontiers [110]); e) Capteurs de pression imprimés en 3D (reproduits avec l'autorisation de John Willey and Sons [71]); (f) Capteur de débit de fluide imprimé en 3D (reproduit avec l'autorisation de IOP Publishing [98]). g) Nez de chien imprimé en 3D pour la détection de gaz (reproduit avec l'autorisation de Nature Publishing Group [109]); h) Capteur tactile flexible imprimé en 3D (reproduit avec la permission de Springer [58]); (i) Capteurs thermochromiques et solvatochromiques imprimés en 3D (reproduits avec la permission de John Wiley and Sons [100]).

Seuls les capteurs imprimés en 3D sont désormais suffisamment avancés pour être imprimés à des niveaux spatiaux, et avec la robotique imprimée en 4D, ces fonctionnalités peuvent être

«Malgré les problèmes existants, les robots souples imprimés en 4D sont réalisables grâce à l’intégration de capteurs souples et d’actionneurs imprimés en 3D avec des algorithmes d’apprentissage automatique et FEM», ont conclu les chercheurs. «Les actionneurs et capteurs intégrés imprimés en 3D sont réalisables mais limités par la nature des matériaux utilisés. L’avenir de l’amélioration des robots mous imprimés en boucle fermée en 4D repose donc sur l’intégration de matériaux adaptés, d’approches d’apprentissage automatique et d’algorithmes de contrôle. »

La robotique douce continue d'être un sujet de recherche accru, des nouveaux designs et cadres aux personnalisations continues et aux différents matériaux. Que pensez-vous de cette nouvelle? Faites-nous part de vos pensées; rejoignez la discussion sur ce sujet et d'autres sujets sur l'impression 3D sur 3DPrintBoard.com.

Capteurs souples et actionneurs intégrés imprimés en 3D: a) Capteur intégré imprimé en 3D dans un actionneur souple pneumatique (reproduit avec l'autorisation de SPIE [126]); (b) préhenseur souple imprimé en 3D avec capteurs intégrés imprimés (reproduit avec la permission de John Wiley and Sons [9]); c) Capteur tactile imprimé en 3D sur une main prothétique imprimée en 3D (reproduit avec la permission de l'American Chemical Society [34]); d) Actionneur thermique multistable imprimé en 4D (reproduit avec la permission de John Wiley and Sons [150]); (e) Actionneur souple bistable imprimé en 3D (reproduit avec la permission du MDPI [148]); (f) Actionneur souple à rigidité variable imprimé en 3D avec un circuit de chauffage par joule intégré (reproduit avec la permission de John Wiley and Sons [151]).

[Source / Images:

 

La publication Robotics Manufacturing at the Next Level avec 4D Printed Soft Robotics est apparue en premier sur 3DPrint.com | La voix de l'impression 3D / fabrication additive.