Η Εκτύπωση 3D Μπορεί να Κάνει τη Ρομποτική Ασφαλέστερη Μέσω της Βιομιμητικής

Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Advanced Intelligent Systems αυτό το μήνα εισάγει μια νέα μορφή ρομποτικής ενεργοποιητή που χρησιμοποιεί τη βιομιμητική για να δημιουργήσει κίνηση παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι μύες σας. Αυτοί οι μαλακοί ενεργοποιητές επιτρέπουν στους μηχανικούς να δημιουργήσουν ευέλικτες συσκευές που μπορούν να εκτελέσουν μοναδικές εργασίες όπως η κάμψη ή η αλλαγή σχημάτων. Εδώ είναι ό, τι πρέπει να γνωρίζετε.

Μαλακή Ρομποτική

Η μαλακή ή ‘μη συμμορφωμένη’ ρομποτική είναι ένα εξελισσόμενο πεδίο που έχει απεριόριστο δυναμικό. Αυτές οι συσκευές μπορούν να μετατοπιστούν και να διπλωθούν για να ταιριάζουν σε στενά δωμάτια, γύρω από γωνίες και σε άλλες περιπτώσεις όπου μια σκληρή συσκευή θα αποτύγχανα. Ως takový, η αγορά μαλακής ρομποτικής βρίσκεται σε άνοδο, με αναλυτές που προβλέπουν einen 55,4% ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης μέχρι το 2029.

Προβλήματα με τους Παραδοσιακούς Ενεργοποιητές

Ένας παράγοντας που συνεχίζει να περιορίζει την ανάπτυξη του τομέα της μαλακής ρομποτικής είναι η τρέχουσα επιλογή ενεργοποιητών. Κάθε ενεργοποιητής επιτρέπει σε μια άλλη διεύθυνση κίνησης για τη μονάδα. Ωστόσο, αυτές οι συσκευές δημιουργούν σκληρά σημεία σε όλη τη μη συμμορφωμένη ρομποτική δομή. Αυτά τα σκληρά σημεία εμποδίζουν την αληθινή ελευθερία κίνησης.

Χρήση Βιομιμητικής για τη Δημιουργία ενός Καλύτερης Ενεργοποιητή

Η μελέτη εμβαθύνει σε μια νέα μορφή μαλακού ενεργοποιητή που μοιάζει περισσότερο με τους ανθρώπινους μύες, επειδή διαστέλλεται και συστέλλεται ταυτόχρονα. Αυτή η συνδυασμένη κίνηση δημιουργεί μεγαλύτερη δύναμη και επιτρέπει στο σώμα σας να μεταφέρει αυτή τη δύναμη πιο αποτελεσματικά. Μέχρι τώρα, οι ρομποτικοί μηχανικοί επικεντρώθηκαν κυρίως σε ενεργοποιητές που μπορούσαν να διαστέλλονται και να συστέλλονται, με μικρή ανησυχία για την σκληρότητά τους κατά τη διαδικασία.

Ερευνητές

Ερευνητές από το Northwestern και το McCormick School of Engineering συνεργάστηκαν για να εξερευνήσουν τις δυνατότητες ενός νέου τύπου βιομιμητικού ενεργοποιητή. Η μελέτη διηύθυνε ο Taekyoung Kim. Had मदद από τον Pranav Karthik, τον Ryan Truby, και τον Junior Professor of Materials Science and Engineering and Mechanical Engineering στο McCormick School of Engineering, Donald Brewer. Μαζί, αυτή η καινοτόμος ομάδα δημιούργησε μια νέα διαδικασία κατασκευής και λειτουργικά πρωτότυπα και διεξήγαγε σε βάθος έρευνα για τον νέο βιομιμητικό ενεργοποιητή.

Νέος Τύπος Ενεργοποιητή

Το πρώτο βήμα που έκαναν η ομάδα ήταν να 3D εκτυπώσουν το σώμα της μονάδας τους. Οι ερευνητές χρειάζονταν να βρουν μια δομή που θα μπορούσε να κάμπτει και να στρέφει αλλά να χειρίζεται πίεση όταν χρειαζόταν. Συγκεκριμένα, η σχεδίαση έχει φουσκάλες που αυτόματα διαστέλλονται μέσω της στρέψης σε αυξανόμενες ροπές. Αυτή η κίνηση δημιουργεί一个 ελικοειδή σχήμα που μπορεί να μεταφέρει στρεπτική φόρτωση αποτελεσματικά.

Καλύτερο Υλικό για τη Δουλειά

Κατάλαβαν από νωρίς ότι τα συνηθισμένα υλικά 3D εκτύπωσης ενεργοποιητών δεν θα ήταν αρκετά ευέλικτα για να ολοκληρώσουν την εργασία. Μετά από πολλή σκέψη, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί θερμοπλαστικός πολυουρεθάνης για τη συσκευή τους. Αυτό το υλικό βρίσκεται σε πολλά πράγματα που χρησιμοποιείτε καθημερινά. Είναι το ρουμπινί υλικό που η θήκη του κινητού τηλεφώνου σας και άλλα αντικείμενα χρησιμοποιούν για να παραμείνουν προστατευμένα. Ιδιαίτερα, αυτό το υλικό είναι διαστέλσιμο και μπορεί να χειρίζεται στρεπτική ροπή αν χρειαζόταν.

Μονή Μοτέρ

Μια από τις μεγαλύτερες αλλαγές που έκαναν οι ερευνητές στους παραδοσιακούς ενεργοποιητές ήταν να εξαλείψουν την ανάγκη για πολλαπλά μοτέρ. Η συσκευή τους θα μπορούσε να σχηματίσει πολλά σχήματα και να κατευθυνθεί σε πολλές διευθύνσεις απλώς με την περιστροφή του μονού μοτέρ που προκαλούσε την συσκευή να διαστέλλεται και να συστέλλεται.

Μοναδικές Κινήσεις

Η σχεδίαση με μονό μοτέρ παρέχει σε αυτά τα ρομπότ την μέγιστη ευελιξία. Μπορεί να διαστέλλεται και να στρέφεται για να ανταποκριθεί στις ανάγκες του περιβάλλοντος και των στόχων της. Επίσης, η σχεδίαση με μονό μοτέρ μειώνει το κόστος και μπορεί να απλοποιήσει τη σχεδίαση μελλοντικών συσκευών.

Ρομπότ Κραウλέρ

Η πρώτη συσκευή που δημιούργησε η ομάδα ήταν ένα ρομπότ κραουλέρ 26 εκατοστών. Αυτή η μονάδα μπορεί να διαστέλλεται και να κάμπτει ανάλογα με την ροπή που ασκείται σε αυτή από τον σερβο. Το ρομπότ είναι ικανό να κινείται σαν σκουλήκι δημιουργώντας μια κίνηση που του επιτρέπει να διανύσει複잡α περιβάλλοντα με 32 εκατοστά το λεπτό.

Τέχνη Βραχίονα

Η επόμενη πρωτότυπη συσκευή που επεδήμησε η ομάδα ήταν ένας ρομποτικός βραχίονας. Αυτή η συσκευή ενσωμάτωσε einen 6-άξονα φορέα, γραμμικό οδηγό και ένα μονό σερβο για να δημιουργήσει ροπή και κίνηση παρόμοια με τον ανθρώπινο βραχίονα.

Δοκιμή

Το στάδιο της δοκιμής παρείχε πολύτιμη ανατροφοδότηση στους ερευνητές που θα επιδιώξουν να βελτιώσουν τις μελλοντικές τους σχεδιάσεις χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα. Οι μηχανικοί ήταν πρόθυμοι να συλλέξουν σημαντικές πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένης της ροπής του ενεργοποιητή, της πίεσης και της τρασης, της αντοχής και άλλων κρίσιμων δοκιμών που μπορούν να βοηθήσουν στη διαπίστωση των μέγιστων ικανοτήτων της νέας διάταξης.

Ωφέλη

Η μελέτη των ερευνητών θα μπορούσε να έχει κάποια ηχηρά αποτελέσματα στην αγορά. Ο τομέας της μαλακής ρομποτικής συνεχίζει να επεκτείνεται και καθώς περισσότερες από αυτές τις συσκευές εισέρχονται στην παραγωγή, τα οφέλη τους γίνονται πιο εμφανή. Εδώ είναι μόνο quelques από τους τρόπους με τους οποίους αυτή η έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει να προωθήσει την αγορά της μαλακής ρομποτικής.

Κάνουν τα Ρομπότ Ασφαλέστερα

Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους υπάρχει μια ώθηση για τη δημιουργία μαλακών ρομποτών είναι ότι είναι πολύ ασφαλέστερα να εργάζονται γύρω τους. Όσο περισσότεροι κατασκευαστές επιδιώκουν να ενσωματώσουν ρομποτική στη εργοστασιακή τους, τόσο πιο συχνά θα γίνεται για τους ανθρώπους και τα ρομπότ να εργάζονται πλάι-πλάι. Τα μαλακά ρομπότ κάνουν ένα πολύ καλύτερο συνεργάτη εργασίας σε πολλές περιπτώσεις για πολλούς λόγους.

Χαμηλό Κόστος

Ένα από τα μεγαλύτερα οφέλη της μελέτης είναι η экономία. Η δημιουργία ρομποτικών διακομιστών και σκληρών ρομποτών είναι μια ακριβή εργασία που έχει περιορίσει την ανάπτυξή τους κυρίως σε μεγάλους κατασκευαστές για δεκαετίες. Πρόσφατες προόδους έχουν βοηθήσει να ισοπεδώσουν το πεδίο για μικρότερες επιχειρήσεις.

Χρήση Κανονικών 3D Εκτυπωτών

Μια άλλη καινοτομία ήταν η εισαγωγή ενός βιομιμητικού ενεργοποιητή που είναι φιλικός προς την 3D εκτύπωση. Η ικανότητα να κατασκευάζονται αυτές οι συσκευές χρησιμοποιώντας έναν εκτυπωτή 3D που βρίσκεται στο ράφι σημαίνει ότι οποιοσδήποτε μπορεί να ενσωματώσει τα αποτελέσματα της μελέτης των ερευνητών και να δημιουργήσει νέες και καινοτόμες σχεδιάσεις μαλακής ρομποτικής.

Ενσωματωμένο

Οι ερευνητές είναι υπερήφανοι που ο νέος τους ενεργοποιητής μπορεί να ενσωματωθεί άψογα στις σημερινές σχεδιάσεις ρομποτικής. Αυτό το βήμα θα βοηθήσει να οδηγήσει την υιοθέτηση και να ροηματοποιήσει την καινοτομία. Επίσης, βοηθά τους développers να λάβουν άμεση ανατροφοδότηση για την έρευνά τους καθώς περισσότεροι μηχανικοί αξιοποιούν την στρατηγική τους.

Τρέχοντες Ηγέτες της Αγοράς

Η αγορά της μαλακής ρομποτικής έχει κάποια σοβαρά ανταγωνιστικά στοιχεία μεταξύ των κορυφαίων παικτών. Μια πρόσφατη μελέτη βρήκε ότι μόνο 5 κορυφαίοι κατασκευαστές ελέγχουν το 40% της αγοράς μαλακής ρομποτικής. Η ίδια μελέτη βρήκε ότι η Βόρεια Αμερική είναι η ηγέτης στον αγώνα όσον αφορά την υιοθέτηση. Κάποιοι κορυφαίοι κατασκευαστές περιλαμβάνουν Parker Hannifin, SRT, Myomo, Bionik Laboratories, και Panasonic.

1. Cyberdyne

Το Cyberdyne είναι μια εταιρεία κυβερνητικής τεχνολογίας που επιδιώκει να συνδυάσει την τεχνητή νοημοσύνη, τη ρομποτική και τα συστήματα πληροφοριών για να δημιουργήσει ένα νέο επίπεδο αποδοτικότητας και ικανοτήτων. Η εταιρεία είναι πιονιέρης στην αγορά της κυβερνητικής και αναγνωρίζεται ως ένας από τους κορυφαίους ερευνητές και κατασκευαστές μαλακών ρομποτικών συσκευών.

2. Soft Robotics

Η Soft Robotics είναι ένας άλλος σημαντικός παίκτης στον τομέα. Αυτή η εταιρεία ειδικεύεται στην αυτοματοποιημένη κατασκευή και τις γεωργικές εργασίες. Οι συσκευές της ενσωματώνουν προηγμένες λύσεις οπτικής επιθεώρησης και αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για να διασφαλίσουν ότι η συσκευή μπορεί να πιάνει, να ταξινομεί και να καθορίζει αντικείμενα με ακρίβεια.

3. Ekso Bionics Holdings

(EKSO )

Η Ekso Bionics Holdings είναι ένας παγκόσμιος ηγέτης στην τεχνολογία εξοσκελετών. Η τεχνολογία της εταιρείας εξυπηρετεί πολλαπλούς ρόλους που εκτείνονται τόσο στην υγεία όσο και στη βιομηχανία. Προσφέρουν目前 μια ποικιλία εξοσκελετών που χρησιμοποιούνται συγκεκριμένα για αποκατάσταση, θεραπεία και βοήθεια σε άτομα με προβλήματα κινητικότητας να ανακατασκευάσουν.

Εταιρείες που θα μπορούσαν να ωφεληθούν από τον Βιομιμητικό Ενεργοποιητή

Πολλές εταιρείες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τη μελέτη των ερευνητών και να βελτιώσουν τις τρέχουσες προσφερόμενες υπηρεσίες. Αυτές οι εταιρείες είναι ήδη ενεργές στην αγορά και προσφέρουν προϊόντα που μπορεί να δουν βελτίωση από αυτή τη τεχνολογία σε όρους μεγαλύτερης αποδοτικότητας, χαμηλότερου κόστους ή καλύτερων προσφερόμενων υπηρεσιών.

ReWalk Robotics

Η ReWalk είναι ένας πάροχος βιο닉 συστημάτων περπατήματος. Η εταιρεία έχει βοηθήσει χιλιάδες ανθρώπους να ανακτήσουν την κινητικότητά τους χάρη στη νέα τους προσέγγιση και εστίαση. Η ReWalk Robotics επιδιώκει να βοηθήσει τους παραπληγικούς να ανακτήσουν τον έλεγχο της ζωής τους χρησιμοποιώντας τα μοναδικά προϊόντα της.

RightHand Robotics

Η RightHand Robotics είναι ένας άλλος κατασκευαστής μαλακής ρομποτικής. Η εταιρεία βρίσκεται στο Μπόστον και προσφέρει μια επιλογή προϊόντων που σχεδιάστηκαν για να προσφέρουν αποτελεσματικές λύσεις ταξινόμησης στην αγορά. Η εταιρεία επιδιώκει να ενδυναμώσει τους λιανοπωλητές να διεξάγουν ροηματικές ηλεκτρονικές εμπορικές συναλλαγές με τη βοήθεια των ρομποτικών λύσεων ταξινόμησής τους.

Η Βιομιμητική θα Κάνει τη Ζωή Εύκολη για Όλους

Στο μέλλον, τα ρομπότ θα κατέχουν πολλές περισσότερες θέσεις. Τα μαλακά ρομπότ θα βοηθήσουν στην πρόοδο αυτής της ενσωμάτωσης καθώς αυτά τα ρομπότ είναι καλύτερα προσαρμοσμένα να εργάζονται δίπλα στους ανθρώπους από τις παραδοσιακές μονάδες. Για τώρα, η έρευνα που διεξήγαγαν αυτοί οι μηχανικοί θα μπορούσε να βοηθήσει να κάνει τα ρομπότ από σπάνια σε πολύ προσιτά επιλογές που οποιοςδήποτε μπορεί να αγοράσει. Ως takový, είναι σοφό να παρακολουθείτε αυτές τις εξελίξεις καθώς αναπτύσσονται.

Μάθετε για άλλα ωραία έργα τώρα