Zachte robots die aanraking, druk, beweging en temperatuur kunnen voelen
Een zachte robot geïnspireerd door de natuur die kan kruipen, zwemmen, delicate voorwerpen kan vasthouden en ook een kloppend hart kan helpen dat is uitgevonden aan de Harvard University. Onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ontwikkelden een platform voor het maken van een zachte robot met ingebouwde sensor. De sensoren kunnen beweging, aanraking en temperatuur detecteren.
"Ons onderzoek vertegenwoordigt een fundamentele vooruitgang in zachte robotica", zegt Ryan Truby, eerste auteur van de paper en recent Ph.D. afgestudeerd aan SEAS. "Met ons productieplatform kunnen complexe detectiemotieven eenvoudig worden geïntegreerd in zachte robotsystemen."
Onderzoekers ontwikkelden een op organische ionische vloeistof gebaseerde geleidende link met behulp van een 3D-printer vanwege een probleem bij het integreren van de sensor vanwege de stijve structuur.
"Tot op heden waren de meeste geïntegreerde sensor- / actuatorsystemen die in zachte robotica worden gebruikt vrij rudimentair", zegt Michael Wehner, voormalig postdoctoraal onderzoeker bij SEAS en co-auteur van het artikel. "Door direct ionische vloeistofsensoren af te drukken in deze zachte systemen, openen we nieuwe wegen voor het ontwerpen en fabriceren van apparaten die uiteindelijk een echte closed-loop controle van zachte robots mogelijk maken."
"Dit werk vertegenwoordigt het nieuwste voorbeeld van de mogelijkheden die worden geboden door ingebed 3D-printen - een techniek die door ons laboratorium is ontwikkeld", aldus Lewis.
"De functie en ontwerpflexibiliteit van deze methode is ongeëvenaard", aldus Truby. "Deze nieuwe inkt, gecombineerd met ons ingebedde 3D-printproces, stelt ons in staat om zowel soft sensing als actuatie te combineren in één geïntegreerd soft robotsysteem."
Voor het testen van sensoren heeft het onderzoeksteam een zachte robotgrijper geprint die bestaat uit drie zachte vingers of actuatoren. Om de bandenspanning, kromming, contact en temperatuur te meten, hebben onderzoekers het vermogen van de grijper getest. Door meerdere contactsensoren ingebed, kon de grijper lichte en diepe aanrakingen waarnemen.
"Zachte robotica wordt doorgaans beperkt door conventionele vormtechnieken die geometrie-keuzes beperken, of, in het geval van commercieel 3D-printen, materiaalkeuze die ontwerpkeuzes belemmert", aldus Robert Wood, de Charles River Professor of Engineering and Applied Sciences bij SEAS, Core Faculteitslid van het Wyss Institute en co-auteur van het artikel. "De technieken die in het Lewis Lab zijn ontwikkeld, hebben de mogelijkheid om een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop robots worden gemaakt - door af te stappen van opeenvolgende processen en complexe en monolithische robots te creëren met ingebouwde sensoren en actuatoren."
Verder hopen de onderzoekers de kracht van machine learning te gebruiken om deze apparaten te trainen om objecten van verschillende grootte, vorm, oppervlaktestructuur en temperatuur vast te houden. Het onderzoek was co-auteur van Abigail Grosskopf, Daniel Vogt en Sebastien Uzel, en kreeg ook de steun van National Science Foundation via Harvard MRSEC en het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering.