Weiche Roboter, die Berührung, Druck, Bewegung und Temperatur erfassen können
Ein von der Natur inspirierter weicher Roboter, der kriechen, schwimmen, empfindliche Gegenstände halten und einem schlagenden Herzen helfen kann, das an der Harvard University erfunden wurde. Forscher der Harvard John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften (SEAS) und des Wyss Institute for Biological Inspired Engineering entwickelten eine Plattform zur Erstellung eines weichen Roboters mit eingebettetem Sensor. Die Sensoren können Bewegung, Berührung und Temperatur erfassen.
"Unsere Forschung stellt einen grundlegenden Fortschritt in der weichen Robotik dar", sagte Ryan Truby, Erstautor des Papiers und kürzlich promovierter Doktorand. Absolvent an der SEAS. „Unsere Fertigungsplattform ermöglicht die einfache Integration komplexer Sensormotive in weiche Robotersysteme.“
Die Forscher entwickelten eine leitfähige Verbindung auf der Basis einer organischen ionischen Flüssigkeit unter Verwendung eines 3D-Druckers, da aufgrund der starren Struktur Probleme bei der Integration des Sensors auftreten.
„Bisher waren die meisten integrierten Sensor- / Aktorsysteme in der weichen Robotik recht rudimentär“, sagte Michael Wehner, ehemaliger Postdoktorand bei SEAS und Mitautor des Papiers. „Durch das direkte Drucken von Ionenflüssigkeitssensoren in diesen weichen Systemen eröffnen wir neue Möglichkeiten für das Design und die Herstellung von Geräten, die letztendlich eine echte Regelung von weichen Robotern ermöglichen.“
"Diese Arbeit ist das neueste Beispiel für die Möglichkeiten, die der eingebettete 3D-Druck bietet - eine Technik, die von unserem Labor entwickelt wurde", sagte Lewis.
"Die Funktions- und Designflexibilität dieser Methode ist beispiellos", sagte Truby. „Mit dieser neuen Tinte in Kombination mit unserem eingebetteten 3D-Druckverfahren können wir sowohl Soft Sensing als auch Betätigung in einem integrierten Soft-Robotersystem kombinieren.“
Für die Prüfung von Sensoren druckte das Forscherteam einen weichen Robotergreifer aus drei weichen Fingern oder Aktuatoren. Zur Erfassung des Aufblasdrucks, der Krümmung, des Kontakts und der Temperatur testeten die Forscher die Fähigkeit des Greifers. Durch eingebettete Mehrfachkontaktsensoren kann der Greifer leichte und tiefe Berührungen erfassen.
"Die weiche Robotik wird in der Regel durch herkömmliche Formtechniken eingeschränkt, die die Auswahl der Geometrie einschränken, oder im Fall des kommerziellen 3D-Drucks durch die Materialauswahl, die die Auswahl des Designs behindert", sagte Robert Wood, Charles River-Professor für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften an der SEAS, Core Fakultätsmitglied des Wyss Institute und Mitautor des Papiers. "Die im Lewis Lab entwickelten Techniken bieten die Möglichkeit, die Herstellung von Robotern zu revolutionieren - weg von sequentiellen Prozessen und die Schaffung komplexer und monolithischer Roboter mit eingebetteten Sensoren und Aktoren."
Darüber hinaus hoffen die Forscher, die Kraft des maschinellen Lernens nutzen zu können, um diese Geräte für das Halten von Objekten unterschiedlicher Größe, Form, Oberflächentextur und Temperatur zu trainieren. Die Forschung wurde von Abigail Grosskopf, Daniel Vogt und Sebastien Uzel gemeinsam verfasst und von der National Science Foundation durch Harvard MRSEC und das Wyss Institute for Biological Inspired Engineering unterstützt.