Robot Cetak 3D Berbiaya Rendah Beroperasi Tanpa Perangkat Elektronik

Di dunia fabrikasi robot, impian untuk memproduksi mesin yang siap langsung dari jalur produksi masih jauh, atau setidaknya dulu. Sebuah tim peneliti di University of California baru-baru ini mengejutkan pasar setelah merilis detail metode fabrikasi dan desain robot baru yang tidak memerlukan listrik dan siap langsung dari mesin cetak. Berikut yang perlu Anda ketahui tentang 3D dicetak robot.

Bagaimana Robot Dibuat? Menjelajahi Teknik Pembuatan Robot Modern

Ada banyak jenis robot dan lebih banyak lagi cara untuk membuat perangkat ini. Robot tradisional dapat dibangun di jalur perakitan dan mungkin memerlukan banyak langkah untuk merakit dan mengoperasikannya. Misalnya, Anda mungkin meminta satu produsen untuk memproduksi bodi, sementara produsen lain memproduksi komponen elektronik, baterai, pengendali, dan komponen inti lainnya.

Apa itu Robot Lunak? Manfaat dan Penggunaan di Dunia Nyata

Robot lunak adalah jenis mesin lain yang menghilangkan rangka luar kaku yang ditemukan pada robot tradisional. Sebaliknya, robot lunak menggunakan bahan alternatif seperti silikon dan desain yang memungkinkan mereka mengubah bentuknya. Manfaat utama robot lunak adalah mendukung manipulasi, dapat melintasi lingkungan yang kompleks, dan menyediakan interaksi yang aman dengan manusia.

Kemajuan dalam Percetakan 3D Robot Lunak dengan Sirkuit Fluida

Permintaan akan robot lunak telah mendorong berbagai peningkatan proses manufaktur. Terobosan terbaru dalam pencetakan 3D telah memungkinkan para insinyur untuk merancang robot lunak yang lebih tangguh dalam sekali proses. Metode fabrikasi robot lunak tercanggih saat ini mengurangi kompleksitas robot lunak.

Untuk menyelesaikan tugas ini, digunakan rangkaian pneumatik yang memanfaatkan respons material nonlinier. Penggunaan rangkaian kontrol fluida memungkinkan para insinyur untuk memproduksi lebih banyak perangkat di satu lokasi. Khususnya, para insinyur proyek ini juga berperan penting dalam pekerjaan lain, termasuk membuat robot penjepit dan perayap cetak 3D dengan rangkaian kontrol tertanam.

Tantangan dalam Percetakan 3D dan Perakitan Robot Lunak

Sektor manufaktur robotika lunak masih menghadapi banyak masalah. Salah satunya, sistem cetak cor memungkinkan pembuatan komponen, tetapi pengendalian unit masih membutuhkan komponen tambahan. Selain itu, sistem ini mahal, padat karya, dan tidak mudah diakses oleh kebanyakan orang.

Dalam banyak kasus, sistem pompa, katup, dan perangkat elektronik lain yang rumit harus dihubungkan ke badan pada papan terpisah melalui kabel untuk mencapai segala bentuk pergerakan yang terkendali. Kebutuhan untuk mengikatkan sepatu bot menghilangkan manfaatnya dan membatasi kemampuan robot lunaknya, seperti menavigasi ruang atau lingkungan yang sempit.

Studi Baru Memperkenalkan Robot Berjalan yang Sepenuhnya Dicetak 3D dan Bebas Perangkat Elektronik

Pembelajaran "Pembuatan Desktop Monolitik Digital Robot Berjalan Otonom, "¹ yang dipublikasikan dalam jurnal Advanced Intelligent Systems, menyoroti bagaimana para insinyur mengembangkan robot berkaki enam yang sepenuhnya dicetak 3D, tanpa perangkat elektronik, yang dapat berjalan segera setelah dicetak. Yang lebih mengesankan adalah kenyataan bahwa perangkat tersebut hanya ditenagai oleh sumber tekanan udara yang konstan.

Studi ini revolusioner karena beberapa alasan. Pertama, studi ini menjelaskan secara rinci bagaimana para insinyur mampu mengatasi tantangan pencetakan 3D katup tertutup. Dalam laporan tersebut, tim berhasil mencapai penggerak robot tanpa printer dengan memanfaatkan osilasi simetris melalui katup penundaan fase bertenaga udara.

Bagaimana Printer 3D Desktop Memungkinkan Robot Lunak Berfungsi Penuh

Para insinyur menggunakan printer desktop 3D komersial yang tersedia di pasaran untuk menciptakan komponen lunak dengan geometri kompleks yang hanya membutuhkan sedikit tenaga manusia. Para insinyur meneliti berbagai material. Mereka bahkan bermitra dengan perusahaan BASF melalui California Research Alliance (CARA) untuk menguji material mana yang paling efektif untuk menciptakan rangka, otot buatan, dan sistem kendali robot berkaki enam tim tersebut.

Sumber UC San Diego

Robot Berjalan Hasil Cetak 3D yang Bekerja Langsung dari Printer

Robot berjalan yang dicetak tim ini mampu berjalan sendiri tanpa komponen elektronik apa pun. Sebaliknya, robot ini mengandalkan udara bertekanan dan jaringan katup yang membuka dan menutup berdasarkan perubahan tekanan untuk menggerakkan keenam kakinya. Hebatnya, robot ciptaan tim ini dapat melintasi medan terjal tanpa kabel, hanya menggunakan kartrid gas bertekanan sebagai sumber tenaga.

Kaki Robot

Salah satu aspek unik dari robot siap pakai adalah desain kakinya. Keenam kaki dicetak menggunakan filamen cetak 3D yang tersedia secara komersial. Setiap kaki mengintegrasikan aktuator pneumatik antagonis yang lembut dan dapat dicetak. Pengaturan ini menyediakan setiap pengeluaran dengan empat derajat gerakan. Setiap kaki dapat bergerak ke atas, ke bawah, ke depan, dan ke belakang.

Untuk menciptakan gerakan berjalan, kaki harus dihubungkan ke suatu bentuk udara atau cairan bertekanan. Di bawah tekanan konstan, satu set kaki akan menekuk ke bawah, mengangkat tubuh lebih tinggi dan membantu bot melewati medan kasar. Pada saat yang sama, satu set kaki lainnya akan sedikit terangkat. Dari sana, set kaki terakhir menekuk ke bawah dan ke arah belakang untuk menciptakan gerakan mendorong ke depan. Hal ini menyebabkan kaki depan kemudian menekuk ke bawah, menyelesaikan siklus langkah.

Aktuator Lunak

Khususnya, perangkat ini dapat menyelesaikan tugas ini berkat integrasi sirkuit fluida yang tertanam di badan robot. Mencetak perangkat ini lebih sulit dari yang Anda bayangkan. Para insinyur harus berupaya keras untuk menentukan metode terbaik untuk mencetak komponen kedap udara seperti aktuator, katup, dan sensor.

Rangkaian Osilasi Pneumatik

Inti dari desain robot lunak generasi berikutnya ini adalah rangkaian osilator fluida yang dapat dicetak. Rangkaian ini menghasilkan empat sinyal tekanan keluaran siklik, yang sangat penting. Hebatnya, para insinyur menciptakannya untuk menyelesaikan tugas ini hanya dengan menggunakan satu masukan tekanan.

Mereka menentukan bahwa katup osilasi bistabil empat fase monolitik yang dapat dicetak 3D adalah solusi terbaik. Katup osilasi yang dibuat khusus ini mengintegrasikan enam kondisi dalam satu siklus kerja. Untuk menyelesaikan tugas ini, katup ini memanfaatkan gerakan mekanis membran bagian dalam dan saluran katup untuk memanipulasi ambang batas, menciptakan perubahan kondisi karena perubahan tekanan secara bertahap.

Setiap katup mengarahkan aliran udara ke tahap proses berikutnya saat batas tekanan tercapai. Menariknya, saat ditanya tentang bagaimana tim tersebut memunculkan konsep ini, mereka menjawab bahwa desainnya terinspirasi oleh mesin uap lokomotif awal.

Seberapa Tahan Lama Robot Hasil Cetak 3D? Hasil Uji Terungkap

Tahap pengujian lab robot lunak dimulai dengan proses pemantauan di udara terbuka. Pada langkah ini, robot diangkat, dan tekanan udara diterapkan. Tim kemudian mencatat tindakan yang dilakukan robot dan bagaimana tindakan tersebut akan memengaruhi gerakan jika robot berada di tanah. Setelah merekam gerakan kaki di udara, tim dapat menyesuaikan desain untuk menciptakan pola berjalan yang berbeda.

Uji coba berikutnya adalah untuk melihat bagaimana robot berfungsi hanya dengan tekanan udara. Tim menguji pengoperasian robot tanpa perangkat elektronik menggunakan kartrid CO16 2 g dengan regulator mekanis yang diatur pada tekanan 20 psi. Mereka mencatat bahwa mereka dapat beroperasi sekitar 80 detik dari pengaturan ini.

Ujian Seumur Hidup

Selanjutnya, ketahanan diuji melalui siklus hidup. Tim berfokus pada pengujian satu katup untuk mendapatkan detail yang lebih lengkap. Sebagai bagian dari pengujian, tekanan konstan diterapkan dan efeknya dicatat. Mereka mencatat bahwa katup berosilasi berfungsi selama 19,809 siklus sebelum benar-benar rusak.

Hasil Uji Robot Cetak 3D

Uji lab tersebut mengungkap beberapa hasil yang mengesankan. Salah satunya, robot yang diciptakan oleh tim tersebut dapat melintasi berbagai medan. Robot tersebut berhasil melintasi rumput, pasir, dan berbagai medan sulit lainnya, termasuk di bawah air.

Menariknya, robot tersebut berjalan sejauh 85 cm dalam 21 detik dengan kecepatan 4 cm per detik selama uji coba di permukaan yang halus. Pengujian tersebut mengungkap bahwa gerakan mengangkat kaki di urutan pertama langkahnya membantu robot memperoleh daya angkat yang cukup untuk berjalan melalui lingkungan yang kasar.

Uji ketahanan menunjukkan bahwa perangkat dapat berfungsi tanpa henti selama tiga hari berturut-turut. Selain itu, tim menemukan bahwa titik lemah utama dari desain tersebut adalah empat membran pada katup berosilasi. Penemuan ini bukanlah kejutan besar karena komponen-komponen inilah yang paling tahan terhadap tekanan udara, gaya berulang, dan defleksi dalam sistem.

Manfaat Percetakan Robot Lunak 3D Tanpa Elektronik

Ada beberapa manfaat yang diberikan oleh studi robot cetak 3D. Pertama, perangkat ini dapat dicetak menggunakan solusi 3D desktop biasa. Pendekatan ini berarti bahwa unit ini mudah diakses oleh orang atau bisnis pada umumnya. Unit ini siap dicetak dan tidak memerlukan interaksi manusia atau pembersihan pascacetak agar dapat beroperasi.

Mengapa Robot Cetak 3D Tanpa Elektronik Merupakan Pengubah Permainan

Salah satu aspek paling keren dari proyek ini adalah keputusan untuk menghilangkan kebutuhan akan perangkat elektronik. Kemampuan sepatu bot ini untuk beroperasi tanpa perangkat elektronik berarti bahwa sepatu bot ini adalah solusi yang tepat untuk lingkungan yang tidak ramah terhadap perangkat elektronik.

Studi ilmiah di luar angkasa, atau di sekitar lokasi dengan radiasi tinggi atau lokasi magnetik, adalah contoh utama di mana perangkat ini akan berguna. Selain itu, lingkungan bawah air selalu menjadi masalah bagi perangkat elektronik tradisional karena kendala tekanan tinggi.

Robotika Berbiaya Rendah: Bagaimana Percetakan 3D Membuat Robot Lebih Murah

Studi ini membuka peluang untuk mencetak robot berbiaya sangat rendah. Perangkat yang dibuat oleh para insinyur tim ini menghabiskan biaya sekitar $20. Meskipun robot ini mungkin hanya bisa berjalan, desain masa depan dapat membantu Anda menyelesaikan tugas-tugas inti tanpa menaikkan tagihan listrik atau biaya fabrikasi.

Robot Cetak 3D: Penggunaan di Dunia Nyata dan Kapan Kita Dapat Mengharapkannya

Ada beberapa aplikasi untuk robot tanpa perangkat elektronik. Perangkat ini dapat dikirim untuk melakukan pengawasan penting di area yang berbahaya atau berbahaya. Keuntungan dari pendekatan ini adalah printer dapat dijatuhkan di lokasi dan robot dapat dibuat di lokasi. Strategi ini akan memudahkan transportasi.

Data yang terkandung dalam studi robot lunak dapat mengarah pada penerapan cepat unit yang tangguh dan berbiaya rendah di lingkungan tempat peralatan elektronik tradisional gagal berfungsi, seperti area dengan radiasi kuat, zona bencana, atau bahkan planet lain. Mengingat kesederhanaan dan keterjangkauan desain, aplikasi praktis dapat muncul dalam 3 hingga 5 tahun ke depan.

Temui Tim di Balik Robot Cetak 3D Tanpa Elektronik

Studi robot cetak 3D diselenggarakan di University of California, San Diego. Penulis utamanya meliputi Yichen Zhai, Jiayao Yan, dan Michael T. Tolley. Makalah tersebut juga mencantumkan Albert De Boer, Martin Faber, Rohini Gupta, dan BASF California Research Alliance sebagai kontributor dalam penelitian tersebut. Selain itu, penelitian ini sebagian didanai oleh National Science Foundation.

Khususnya, tim ini berperan penting dalam pengembangan teknologi robot lunak. Kelompok ini memperkenalkan robot gripper tanpa perangkat elektronik pada tahun 2022. Pengalaman ini membantu mereka menciptakan perangkat tanpa perangkat elektronik generasi berikutnya. Kini, tujuan mereka adalah menemukan cara untuk memindahkan penyimpanan gas terkompresi secara internal dan meneliti lebih banyak bahan yang dapat terurai secara hayati.

Perusahaan Teratas yang Memajukan Percetakan 3D dan Robotika Lunak

Penggunaan robot di rumah dan bisnis sedang meningkat. Oleh karena itu, terdapat permintaan yang kuat untuk mendominasi pasar ini. Khususnya, pasar robotika dan pencetakan 3D memiliki banyak pemain kunci. Perusahaan-perusahaan ini telah menggelontorkan miliaran dolar untuk penelitian dan pengembangan (R&D) guna menciptakan perangkat generasi mendatang yang fungsional. Berikut salah satu perusahaan yang terus berinovasi dan memberikan hasil.

Perusahaan Sistem 3D

Perusahaan Sistem 3D (DDD ) memasuki pasar pada tahun 1986 dan berpusat di California. Tujuan awalnya adalah untuk menawarkan layanan pencetakan 3D generasi berikutnya kepada klien komersial. Sebagai pelopor dalam pencetakan 3D, perusahaan ini memegang peranan penting dalam pembuatan prototipe dan komponen penting lainnya untuk pasar kedirgantaraan, otomotif, perawatan kesehatan, hiburan, dan industri.

Saat ini, 3D Systems berada di garis depan dalam memajukan teknologi manufaktur aditif, termasuk aplikasi dalam robotika. Perusahaan ini memiliki +1,925 karyawan dan melaporkan pendapatan sebesar $488 juta pada tahun 2023. Selain itu, perusahaan ini menandatangani kemitraan strategis dengan Daimler Buses untuk menyediakan printer 3D lokal yang dapat membuat suku cadang.

Informasi terbaru tentang 3D Systems Corp.

Robot Cetak 3D

Kemajuan ini merupakan langkah maju lainnya dalam evolusi robotika lunak. Dengan menghilangkan kebutuhan akan perangkat elektronik dan memungkinkan fungsionalitas penuh langsung dari printer 3D desktop, penelitian ini membuka jalan bagi mesin yang terjangkau, tangguh, dan dapat digunakan di lingkungan yang kekurangan robot tradisional. Seiring dengan berlanjutnya pengembangan, aplikasi potensial—mulai dari bantuan bencana hingga eksplorasi ruang angkasa—sangat luas dan menginspirasi. Salut yang besar bagi para insinyur ini atas kerja keras dan upaya mereka yang dapat mengubah arah industri robotika ke depannya.

Pelajari tentang Terobosan Percetakan 3D Keren lainnya Sekarang.

Studi yang dirujuk:

^{1. Zhai, Y., Yan, J., De Boer, A., Faber, M., Gupta, R., & Tolley, MT (2025). Pembuatan digital desktop monolitik dari robot berjalan otonomSistem Cerdas Canggih. https://doi.org/10.1002/aisy.202400876}