来自新加坡科技设计大学的研究人员将两种不同的方法结合在一起,形成了一套综合工作流程,旨在开发一种新型的自动化流程,用于设计和制造定制软体机器人。
研究团队所采用的方法能够应用于其他类型的软体机器人,从而实现以简单便捷的方式定制机械功能。
软体机器人是全球研究的重要领域,因为它们特别适合在人类环境中工作,且更加灵活。
软体机器人受到生物体柔软形态的启发,广泛应用于传感、运动、物体抓取和操作等领域。通常情况下,软体机器人是通过手工铸造技术制造的,这限制了研究人员所能实现的复杂性和几何形状。然而,该团队利用3D打印或增材制造技术,在一个支持性矩阵中挤出不同材料的油墨。
这种工艺非常适合制造由多种材料或复合材料制成的软体机器人。研究团队利用拓扑优化确保软体机器人的最佳设计,并通过数学模型在特定约束条件下设计定制结构。将这两个步骤整合到一个框架中,使得研究人员能够开发出一套集成工作流程,用于创建定制软体机器人,同时最大限度地减少潜在的错误。
在他们的研究中,该团队创造了一种自主游泳机器人,灵感来源于双足动物。工作流程首先从定义机器人的鳍的几何形状开始,随后利用拓扑优化在指定的材料和运动约束下生成具有所需特性的设计结构。设计被转化为定制3D打印机可读的代码,用于制造机器人。
这些软体机器人设计用于在海洋环境中运行,该方法的重点在于调整鳍的组成,以评估这些变化如何影响机器人的游泳性能。研究人员发现,经过优化的复合鳍比采用传统铸造方法制造的软鳍的同类产品快50%,同时也比采用硬鳍的机器人略快。