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保护机器人和无人机的3D打印减震材料

发布时间:2017-10-18 10:03:08

      近日,麻省理工学院的计算机科学和人工智能实验室的研究人员(CSAIL)开发出了一款精确控制冲击性能的3D打印材料,这款材料可以提高无人机、手机、鞋等产品的耐久性。  减震材料在各个行业的应用范围很广,从运动设备到无人机都有采用。制造商运用弹性的软质材料可以对产品起到保护作用,而不至于被损坏,它适合于一组特定的 物理任务。直到现在,大多数的减震材料仍然运用在如注塑成型的设备制造过程中。

      Viscoelastics就像橡胶和塑料一样,其存在的状态有固体和液体两种形式,其通常用作减震阻尼器。虽然这种材料很便宜,也很容易被找到,但是它们不能被定制。因此,他们的刚度和弹性的水平是固定的。所以,一批学者意识到了一种全新的解决方案,一种可以精确设计的、具有减震性能的3D打印材料,以一种特定的应用程序使其具有特定的阻尼水平。

      “用现有的制造方法来定制柔软的物体,是很难做到,因为你需要在工业制造的过程中做注射” 研究员Jeffrey Lipton说。“3D打印带来了更多的可能性,让大家所担心的难题都能迎刃而解。”

      研究人员发现,他们所研发的“可编程的粘弹性材料”(PVM)技术可以应用于不同的对象。但是一个特定的项目,他们希翼应用技术是像袋鼠腿一样移动的环状金属条的立方体机器人。研究人员使用一个标准的3D打印机,然后结合固体、液体材料Stratasys企业的TangoBlack,为机器人创建一个降低弹性的3D打印外壳。这样做的目的是避免其内部组件的两个电机、控制器、电池的风险和惯性测量单元传感器遭受损害。  “这款材料可以防止无人机或传感器在撞击到地板时所受到的损害降到最低” 著名导演Daniela Rus说。“这些材料使大家能够3D打印机器人的粘弹性性能,可以是用户在打印时间的制造过程的一部分。”

      3D打印的机器人外壳相对于其他机器人来说,其具备更强的灵活性,且能减少冲击。研究人员通过调整液体的比例,可以让该材料或多或少的具备一定的弹性。该试验的成功使得研究者相信,该技术可用于提高无人机的使用寿命,如减震跑步鞋和帽组件都可以使用。以头盔的情况为例,某些部分可以3D打印,而设计者可以在需要最大减震性能的地方做出修改。

      “通过结合多个材料来达到性能以外的基体材料的范围,这项工作推动了打印材料的多样性,”哥伦比亚大学教授Hod Lipson评论道:3D打印技术的新世界。“通过上面所说,这助推了3D打印行业的进一步发展。”

      这项工作得到了美国国家科学基金会的资助。该研究小组的研究结果将于10月9日—14日在韩国举行的IEEE / RSJ国际智能机器人与系统会议上提出。