Pencetakan 3D Dapat Membuat Robotik Lebih Aman Melalui Biomimetik

Sebuah studi yang diterbitkan di Advanced Intelligent Systems bulan ini memperkenalkan bentuk baru aktuator robotik yang menggunakan biomimetik untuk menciptakan gerakan yang mirip dengan cara kerja otot Anda. Aktuator lunak ini memungkinkan insinyur untuk membuat perangkat yang fleksibel yang dapat menyelesaikan tugas unik seperti membengkokkan atau mengubah bentuk. Berikut adalah apa yang perlu Anda ketahui.

Robotik Lunak

Robot lunak atau ‘non-kompatibel’ adalah bidang yang tumbuh dan memiliki potensi tak terbatas. Perangkat ini dapat bergeser dan melipat untuk masuk ke celah yang sempit, sekitar sudut, dan ke dalam skenario lain di mana perangkat kaku akan gagal. Sebagai hasilnya, pasar robotik lunak sedang meningkat, dengan analis memprediksi CAGR sebesar 55,4% hingga 2029.

Masalah dengan Aktuator Tradisional

Satu faktor yang terus membatasi pertumbuhan sektor robotik lunak adalah pilihan aktuator saat ini. Setiap aktuator memungkinkan vektor gerakan lain untuk unit. Namun, perangkat ini menciptakan titik kaku di seluruh struktur robotik non-kompatibel. Titik kaku ini mencegah kebebasan gerakan yang sebenarnya.

Menggunakan Biomimetik untuk Menciptakan Aktuator yang Lebih Baik

Studi ini membahas bentuk baru aktuator lunak yang lebih mirip dengan otot manusia karena dapat meregang dan berkontraksi pada saat yang sama. Kombinasi ini menciptakan gaya yang lebih besar dan memungkinkan tubuh untuk mengirimkan gaya tersebut lebih efisien. Sampai sekarang, insinyur robotik terutama fokus pada aktuator yang dapat memperluas dan berkontraksi, dengan sedikit perhatian tentang kekakuan mereka selama proses.

Source – Advanced Intelligent Systems

Peneliti

Peneliti dari Northwestern dan McCormick School of Engineering bergabung untuk menjelajahi kemungkinan bentuk baru aktuator biomimetik. Studi ini dipimpin oleh Taekyoung Kim. Ia dibantu oleh Pranav Karthik, Ryan Truby, dan Junior Professor of Materials Science and Engineering and Mechanical Engineering at the McCormick School of Engineering, Donald Brewer. Bersama, tim inovatif ini menciptakan proses manufaktur baru dan prototipe yang berfungsi serta melakukan penelitian mendalam tentang aktuator biomimetik baru mereka.

Gaya Aktuator Baru

Langkah pertama yang diambil tim adalah mencetak 3D tubuh unit mereka. Peneliti perlu menemukan struktur yang dapat membengkok dan melipat tetapi masih dapat menangani tekanan jika diperlukan. Secara khusus, desain memiliki bellows yang secara otomatis melengkung melalui buckling torsi pada torsi yang meningkat. Manuver ini menciptakan bentuk heliks yang dapat mengirimkan beban torsi secara efisien.

Bahan yang Lebih Baik untuk Pekerjaan

Mereka menyadari sejak awal bahwa bahan aktuator 3D cetak normal tidak akan cukup fleksibel untuk menyelesaikan tugas. Setelah banyak pertimbangan, diputuskan untuk menggunakan termoplastik poliuretan untuk perangkat mereka. Bahan ini ditemukan di banyak hal yang Anda gunakan setiap hari. Ini adalah bahan karet yang digunakan oleh kasus ponsel dan barang lain untuk tetap terlindungi. Yang patut dicatat, bahan ini dapat meregang dan dapat menangani torsi torsi jika diperlukan.

Motor Tunggal

Salah satu perubahan terbesar pada aktuator tradisional yang dilakukan peneliti adalah menghilangkan kebutuhan akan motor ganda. Perangkat mereka dapat membentuk berbagai bentuk dan bergerak ke arah yang berbeda dengan hanya memutar motor tunggal yang menyebabkan perangkat meregang dan berkontraksi.

Gerakan Unik

Desain motor tunggal menyediakan robot dengan fleksibilitas maksimum. Ini dapat memperluas dan melipat untuk memenuhi kebutuhan lingkungannya dan tujuan. Juga, desain motor tunggal mengurangi biaya dan dapat menyederhanakan desain perangkat di masa depan.

Robot Merayap

Perangkat pertama yang dibuat tim adalah robot merayap sepanjang 26 sentimeter. Unit ini dapat memperluas dan membengkok tergantung pada torsi yang diterapkan oleh servo. Robot dapat bergerak seperti cacing dengan membuat gerakan menarik yang memungkinkan untuk bernavigasi melalui lingkungan yang kompleks dengan kecepatan 32 sentimeter per menit.

Uji Coba

Tahap pengujian memberikan umpan balik yang berharga kepada peneliti yang akan berusaha untuk meningkatkan desain mereka di masa depan dengan menggunakan data ini. Insinyur sangat ingin mengumpulkan informasi penting termasuk torsi aktuator, tekanan mendorong dan menarik, kekuatan tarik, dan lain-lain uji stres yang dapat membantu menentukan kemampuan maksimum pengaturan baru.

Manfaat

Studi peneliti dapat memiliki dampak yang signifikan pada pasar. Bidang robotik lunak terus berkembang dan ketika lebih banyak perangkat ini memasuki produksi, manfaatnya menjadi lebih jelas. Berikut adalah beberapa cara penelitian ini dapat membantu mendorong pasar robotik lunak ke depan.

Membuat Robot Lebih Aman

Salah satu alasan utama mengapa ada dorongan untuk menciptakan robot lunak adalah bahwa mereka jauh lebih aman untuk bekerja di sekitar. Semakin banyak produsen yang berusaha untuk mengintegrasikan robotik ke dalam tenaga kerja mereka, semakin umum bagi manusia dan robot untuk bekerja bersama. Robot lunak membuat rekan kerja yang jauh lebih baik dalam sebagian besar skenario untuk banyak alasan.

Biaya Rendah

Salah satu manfaat terbesar dari studi ini adalah penghematan biaya. Menciptakan server robotik dan robot kaku adalah tugas yang mahal yang telah terbatas pada sebagian besar produsen besar selama beberapa dekade. Terobosan terbaru telah membantu meratakan lapangan untuk operasi yang lebih kecil.

Menggunakan Pencetak 3D Biasa

Terobosan lainnya adalah pengenalan aktuator biomimetik yang ramah pencetak 3D. Kemampuan untuk memfabrikasi perangkat ini menggunakan pencetak 3D yang ada di pasaran berarti siapa saja dapat mengintegrasikan hasil studi peneliti dan menciptakan desain robotik lunak yang baru dan inovatif.

Terintegrasi

Peneliti bangga bahwa aktuator baru mereka dapat diintegrasikan secara mulus ke dalam desain robotik saat ini. Langkah ini akan membantu mendorong adopsi dan mempermudah inovasi. Ini juga membantu pengembang memperoleh umpan balik instan tentang penelitian mereka karena lebih banyak insinyur menggunakan strategi mereka.

Pemimpin Pasar Saat Ini

Pasar robotik lunak memiliki persaingan yang serius di antara pemain teratas. Studi terbaru menemukan bahwa hanya 5 produsen teratas yang menguasai 40% pasar robotik lunak. Studi yang sama menemukan bahwa Amerika Utara memimpin dalam hal adopsi. Beberapa produsen teratas termasuk Parker Hannifin, SRT, Myomo, Bionik Laboratories, dan Panasonic.

1. Cyberdyne

Cyberdyne adalah perusahaan teknologi sibernetika yang berusaha untuk menggabungkan AI, robotik, dan sistem informasi untuk menciptakan tingkat efisiensi dan kemampuan yang baru. Perusahaan ini adalah pelopor di pasar sibernetika dan diakui sebagai salah satu peneliti dan produsen perangkat robotik lunak terkemuka.

2. Soft Robotics

Soft Robotics adalah pemain utama lainnya di sektor ini. Perusahaan ini mengkhususkan diri dalam tugas manufaktur yang diotomatisasi dan pertanian. Perangkat mereka mengintegrasikan solusi inspeksi visual yang maju dan algoritma AI untuk memastikan bahwa perangkat mereka dapat memilih, mengatur, dan menentukan item dengan presisi.

3. Ekso Bionics Holdings

(EKSO )

Ekso Bionics Holdings adalah pemimpin global dalam teknologi eksoskeleton. Teknologi perusahaan ini berperan ganda dalam kesehatan dan manufaktur. Mereka saat ini menawarkan berbagai eksoskeleton yang digunakan khusus untuk rehabilitasi, terapi, dan membantu mereka yang memiliki masalah mobilitas untuk pulih.

Perusahaan yang Dapat Menguntungkan dari Aktuator Biomimetik

Banyak perusahaan dapat menggunakan studi peneliti dan meningkatkan penawaran mereka saat ini. Perusahaan-perusahaan ini sudah aktif di pasar dan menawarkan produk yang mungkin melihat peningkatan dari teknologi ini dalam hal efisiensi, biaya yang lebih rendah, atau penawaran yang lebih baik.

ReWalk Robotics

ReWalk adalah penyedia sistem berjalan bionik. Perusahaan ini telah membantu ribuan orang untuk mendapatkan kembali mobilitas mereka berkat pendekatan inovatif dan fokusnya. ReWalk Robotics berusaha untuk membantu paraplegik untuk mendapatkan kembali kontrol atas hidup mereka dengan menggunakan produk unik mereka.

RightHand Robotics

Righthand Robotics adalah produsen robot lunak lainnya. Perusahaan ini berlokasi di Boston dan menawarkan berbagai produk yang dirancang untuk menawarkan solusi pemilihan yang efisien kepada pasar. Perusahaan ini berusaha untuk memberdayakan pengecer untuk melakukan perdagangan online yang terstruktur dengan bantuan opsi pengaturan robot mereka.

Biomimetik Akan Membuat Hidup Lebih Mudah untuk Semua.

Di masa depan, robot akan memegang banyak posisi. Robot lunak akan membantu kemajuan integrasi ini karena perangkat ini lebih cocok untuk bekerja bersama manusia daripada unit tradisional. Untuk saat ini, penelitian yang dilakukan oleh insinyur ini dapat membantu mengambil robot dari langka ke pilihan yang sangat terjangkau yang siapa saja dapat membeli. Oleh karena itu, bijak untuk mengawasi perkembangan ini saat mereka terjadi.