荷蘭代爾夫特理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出自我感知的3D打印軟機(jī)器人

2019年8月5日，南極熊從外媒獲悉，來(lái)自荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）的研究人員創(chuàng)造了多色3D打印傳感器，以幫助軟機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自我意識(shí)和適應(yīng)性。

正如該研究的第一作者Rob Scharff在論文中所述，軟機(jī)器人可以同時(shí)彎曲，拉伸和扭曲，使現(xiàn)有的傳感器不合適。 通過(guò)靈活的嵌入式3D打印傳感方法，可以檢測(cè)到各種各樣的變形，增加機(jī)器人與物體之間的相互作用。Scharff評(píng)論道：“這些是與人類或易碎物體密切相互作用的機(jī)器人的重要特征，例如護(hù)理機(jī)器人或 處理各種尺寸的水果和蔬菜的夾子，由于這里發(fā)生的相互作用非常難以預(yù)測(cè)，機(jī)器人需要能夠感知到自己手指和身體的位置�！�

柔軟的機(jī)器人由高度靈活的材料制成，能夠進(jìn)行類似于生物的自然運(yùn)動(dòng)。目前，NASA正在使用3D打印硅膠模具的致動(dòng)器來(lái)構(gòu)建專為太空探索而設(shè)計(jì)的軟機(jī)器人。其他應(yīng)用也在醫(yī)學(xué)和動(dòng)物學(xué)方面進(jìn)行了研究。

TU Delft研究人員使用Stratasys PolyJet 3D打印機(jī)和Agilus Black，VeroCyan和VeroMagenta材料，以創(chuàng)建彎曲執(zhí)行器。根據(jù)Scharff的說(shuō)法：“給氣室充氣會(huì)使頂部的波紋管膨脹，而底部保持相同的長(zhǎng)度，產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)�！�

為了增加“感應(yīng)”能力，Scharff補(bǔ)充道，“我們?cè)谶@些頂部波紋管內(nèi)打印彩色圖案，并在執(zhí)行器的不可伸展的底部用顏色傳感器觀察這些顏色模式，當(dāng)執(zhí)行器充氣時(shí)，從傳感器開(kāi)始出現(xiàn)的顏色會(huì)逐漸消失。我們使用這種顏色的變化和強(qiáng)度的變化來(lái)預(yù)測(cè)執(zhí)行者的形狀。“

傳感器使用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FNN）進(jìn)行操作。 在FNN內(nèi)收集的1000個(gè)傳感器值樣本與致動(dòng)器形狀相對(duì)應(yīng)。 致動(dòng)器形狀由不可伸展層上的六個(gè)標(biāo)記表示，這些標(biāo)記由相機(jī)跟蹤。 網(wǎng)絡(luò)的輸入是4個(gè)顏色傳感器的讀數(shù)，有4個(gè)通道（紅色，綠色，藍(lán)色，白色）。

“我們的方法能夠預(yù)測(cè)每個(gè)標(biāo)記的位置，誤差為通常在0.025和0.075mm之間，“Scharff補(bǔ)充道。

“與軟機(jī)器人中的現(xiàn)有傳感器不同，我們能夠測(cè)量夾具在物體周圍彎曲的確切形狀。 因此，這項(xiàng)工作是朝著能夠用軟機(jī)器人準(zhǔn)確移動(dòng)和抓取物體邁出的一大步�！�

編譯自：3dprintingindustry