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任何看过无人机视频或“BattleBots”剧集的人都知道机器人可以破坏 - 而且往往是因为他们没有适当的填充来保护自己。

但本周麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员将提出一种新的三维打印软材料方法,使机器人的运动更安全,更精确 - 这可以用来提高无人机的耐用性,手机,鞋子,头盔等等。

该团队的“可编程粘弹性材料”(PVM)技术允许用户根据他们所需的任务,将3D打印对象的每个部分编程为他们想要的刚度和弹性的精确级别。

例如,在三维打印一个通过弹跳移动的立方体机器人之后,研究人员为它配备了减震的“皮肤”,它仅使用它转移到地面的1/250倍的能量。

CSAIL董事丹尼拉拉斯(Daniela Rus)负责监督该项目并共同撰写了一篇相关论文,他表示,“这种减少对于防止转子在无人机或传感器碰到地板时发生裂缝有所不同”。“这些材料使我们能够使用具有粘弹性的3D打印机器人,这些机器人可以在打印时由用户输入,作为制造过程的一部分。”

皮肤也允许机器人更精确地降落近四倍,这表明类似的减震器可以用来帮助延长交付无人机的寿命,就像亚马逊和谷歌开发的那样。

新论文将在下周举行的IEEE / RSJ韩国智能机器人和系统国际会议上发表。它由Rus和三位博士后撰写:主要作者Robert MacCurdy和Jeffrey Lipton,以及第三作者Shuguang Li。

把阻尼器放在东西上

阻尼器有很多原因,从控制钢琴的音符到将汽车轮胎保持在地面上,以及保护无线电塔等结构免受风暴影响。

最常见的阻尼材料是“粘弹性”,如橡胶和塑料,具有固体和液体特性。粘弹性材料便宜,紧凑且易于找到,但通常仅在特定尺寸和特定阻尼水??平下商业上可得到,因为定制它们是多么耗时。

该团队意识到,解决方案是3D打印。通过能够将具有不同机械性能的材料沉积到设计中,3D打印允许用户根据物体的每个单个部分的精确需求“编程”材料。

“使用现有的制造方法很难定制软物,因为你需要进行注塑或其他一些工业过程,”立顿说。“三维打印开辟了更多的可能性,让我们提出问题,'我们能做出以前无法做出的事吗?'

该团队使用标准的3-D打印机,使用一种固体,液体和一种名为TangoBlack +的柔韧橡胶材料来打印立方体和它的皮肤。PVM工艺与Rus先前的3D打印机器人工作有关,喷墨器逐层沉积不同材料的液滴,然后使用UV光固化非液体。

立方体机器人包括刚体,两个马达,微控制器,电池和惯性测量单元传感器。四层环状金属条用作推动立方体的弹簧。

“通过组合多种材料来实现超出基材范围的性能,这项工作推动了可能印刷的内容,”哥伦比亚大学工程学教授兼“制作:The的共同作者”Hod Lipson说。 3D打印的新世界。“”最重要的是,能够在单一打印作业中实现这一目标,提高了增材制造的标准。“

罗斯表示,PVM可以有许多其他保护用途,包括减震跑鞋和头盔。例如,通过阻尼机器人电机带来的运动,PVM不仅能够保护相机和传感器等敏感部件,而且还可以使机器人更容易控制。

“能够对物体的不同区域进行编程对于像头盔这样的事情具有重要意义,”MacCurdy说。“你可以让某些零件由适合你的头部放置的材料制成,而其他减震材料则用于最容易受到冲击影响的部分。”

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