Datblygiadau Cystadleuaeth Ymchwil Dyluniadau roboteg meddal

Mae'r sefydliad Pecyn Cymorth Roboteg Meddal yn darparu adnoddau cynhwysfawr i helpu myfyrwyr ac ymchwilwyr i ddysgu sut i ddylunio, ffugio, modelu a phrofi dyfeisiau robotig meddal. Tyfodd allan o waith Ymchwil a Datblygu ym Mhrifysgol Harvard a Choleg y Drindod Dulyn a oedd yn canolbwyntio ar ddatblygu citiau hyfforddi gwell ar gyfer cyrsiau dylunio ymarferol. Dyma drosolwg o brosiectau nodedig eleni.

Argraffydd silicon 3D. Dyfarnwyd y wobr am Gyfraniadau mewn Ymchwil Roboteg Meddal am yr Argraffydd Silicôn 3D, a ddatblygwyd gan dîm Roboteg mLab yn Oregon State Univ. Mae'n debyg bod yr Argraffydd Silicôn 3D yn addasu gweithgynhyrchu ychwanegion i'r byd roboteg meddal. Datblygodd y grŵp system gymysgu weithredol ar raddfa ficro, gan ganiatáu printiau 3D ymarferol o silicones dwy ran.

Mae argraffu 3D llwyddiannus yn dileu'r angen am ddulliau mowldio llafurus a llafurus fel castio lamineiddio, castio pin ôl-dynadwy, castio cwyr coll, a rotomoldio. Mae prosesau confensiynol o'r fath yn cyfyngu siapiau geometregol posibl, cymhlethdod a graddfa cydrannau meddal, ac yn achosi amrywioldeb saernïo sy'n cyfyngu ar ailadroddadwyedd.

Ond yn gyffredinol mae argraffwyr 3D cyfredol yn dibynnu ar ddeunyddiau anoddach ac nid ydyn nhw'n gallu argraffu rhannau 3D gyda strwythurau mewnol mor feddal â'u cymheiriaid wedi'u mowldio. Er mwyn defnyddio deunyddiau viscoelastig a goresgyn cyfyngiadau straen, canolbwyntiodd ymchwilwyr ar dechnegau ysgrifennu inc uniongyrchol (DIW). Datblygodd y tîm system allwthio sy'n cyfuno agweddau ar ymchwil flaenorol: cymysgydd gweithredol a thriniaeth gwres rheoledig.

Gall yr argraffydd 3D, gyda mecanwaith allwthiwr gwell, ffugio robotiaid swyddogaethol meddal gyda deunydd silicon gwella platinwm dwy ran. Nid oes angen ymyrraeth ddynol ar y dechneg DIW 3D haen wrth haen, mewn cyferbyniad â lithograffeg feddal a castio cwyr coll, mae'n cyflwyno llai o wallau dimensiwn, ac yn lleihau'r amser saernïo o fwy na 50%. Yn ôl pob sôn, mae'r robotiaid meddal printiedig 3D sy'n cyd-fynd neu'n rhagori ar berfformiad eu cymheiriaid wedi'u mowldio, gan gryfhau a mwy dibynadwy.

Jamio laminar. Yn ail yn y categori ymchwil oedd Laminar Jamming Structures gan Labordy Biorobotics Harvard, Prifysgol Harvard. Gall y strwythurau hyn newid rhwng gwladwriaethau hynod hyblyg a hynod anhyblyg pan roddir graddiant pwysau. Felly, gall cydrannau robotig meddal gyda jamio laminar arddangos priodweddau mecanyddol robotiaid anhyblyg traddodiadol yn ddetholus.

Mae Strwythurau Jamming Laminar (LJS) yn cynnwys haenau wedi'u pentyrru o gynfasau tenau, hyblyg wedi'u hamgáu mewn bag aerglos, sy'n gadael i'r cydrannau gydymffurfio â siapiau cymhleth - megis ar gyfer gwisgoedd gwisgadwy mewn cymwysiadau biofeddygol. Gellir defnyddio'r dewis o ddeunydd a nifer yr haenau yn y strwythurau hyn hefyd i diwnio'r stiffrwydd a'r gallu tampio a ddymunir ar gyfer cymwysiadau penodol.

Mae gosod gwactod ar yr amlen aerglos yn actifadu'r uned. Mae rhyngweithio ffrithiannol cynyddol yn achosi cyplysu rhwng yr haenau ac yn cynyddu stiffrwydd plygu'r strwythur yn ddramatig, sy'n ymddwyn fel trawst unedig. Yn ogystal, ar lwythi uchel, mae straen cneifio yn achosi i haenau lithro, sy'n arwain at afradu egni trwy ffrithiant sych. Yn fyr, pan roddir gwactod, gall y strwythurau drosglwyddo o gyflwr sy'n cydymffurfio iawn i un mwy anhyblyg neu sioc-amsugnol.

Gellir dylunio'r strwythurau i binsio, lapio neu amgyffred, yn dibynnu ar y pwysau gwactod a roddir, neu aros yn hyblyg pan fydd gwactod i ffwrdd. Ynghyd ag actuator meddal, gallant gloi mewn siapiau mympwyol ar ôl cael eu jamio. Gall jamio laminar hefyd diwnio ymatebion deinamig strwythurau a systemau robotig y byd go iawn yn effeithiol. A gellir tiwnio ymateb effaith strwythurau meddal i arbed neu afradu egni yn ôl y dymuniad.

Locomotion croen cyfan. Yr enillwyr yng nghategori'r coleg oedd myfyrwyr yng Ngholeg Peirianneg Franklin W. Olin, am Locomotion Croen Cyfan Alloy Drive Alloy Driven. Archwiliodd y dyluniad ymarferoldeb defnyddio locomotif croen cyfan i hwyluso symudiad parhaus torws hirgul llawn hylif. Defnyddiodd aloi cof siâp fel modrwyau contractio sy'n galluogi'r torws prototeip i fodfeddu ymlaen.