Questa pinza stampata in 3D non ha bisogno dell'elettronica per funzionare

Questa morbida pinza robotica non solo è stampata in 3D in un'unica stampa, ma non necessita di componenti elettronici per funzionare.

Il dispositivo è stato sviluppato da un team di robotici dell'Università della California a San Diego, in collaborazione con ricercatori della società BASF, che hanno dettagliato il loro lavoro in un recente numero di Science Robotics.

I ricercatori volevano progettare una pinza morbida che fosse pronta per l’uso non appena esce dalla stampante 3D, dotata di sensori di gravità e tattili integrati. Di conseguenza, la pinza può raccogliere, trattenere e rilasciare oggetti. Prima di questo lavoro non esisteva una pinza del genere.

"Abbiamo progettato le funzioni in modo che una serie di valvole consenta alla pinza di afferrare al contatto e di rilasciare al momento giusto", ha affermato Yichen Zhai, ricercatore post-dottorato presso il Bioinspired Robotics and Design Lab presso l'Università della California a San Diego e il autore principale dell'articolo, che è stato pubblicato nel numero del 21 giugno di Science Robotics. “È la prima volta che una pinza di questo tipo può sia afferrare che rilasciare. Tutto quello che devi fare è girare la pinza in orizzontale. Ciò innesca un cambiamento nel flusso d’aria nelle valvole, facendo rilasciare le due dita della pinza”.

Questa logica fluidica consente al robot di ricordare quando ha afferrato un oggetto e lo sta trattenendo. Quando rileva il peso dell'oggetto che spinge lateralmente, mentre ruota in orizzontale, rilascia l'oggetto.

La robotica morbida mantiene la promessa di consentire ai robot di interagire in sicurezza con esseri umani e oggetti delicati. Questa pinza può essere montata su un braccio robotico per applicazioni di produzione industriale, produzione alimentare e movimentazione di frutta e verdura. Può anche essere montato su un robot per compiti di ricerca ed esplorazione. Inoltre, può funzionare senza vincoli, con una bombola di gas ad alta pressione come unica fonte di energia.

La maggior parte dei robot morbidi stampati in 3D hanno spesso un certo grado di rigidità; contengono un gran numero di perdite quando escono dalla stampante; e necessitano di una discreta quantità di lavorazione e assemblaggio dopo la stampa per essere utilizzabili.

Il team ha superato questi ostacoli sviluppando un nuovo metodo di stampa 3D, che prevede che l’ugello della stampante tracci un percorso continuo attraverso l’intero motivo di ogni strato stampato.

"È come disegnare un'immagine senza mai sollevare la matita dalla pagina", ha affermato Michael T. Tolley, l'autore senior dell'articolo e professore associato presso la Jacobs School of Engineering della UC San Diego.

Questo metodo riduce la probabilità di perdite e difetti nel pezzo stampato, molto comuni quando si stampa con materiali morbidi.

Il nuovo metodo consente anche la stampa di pareti sottili, fino a 0,5 millimetri di spessore. Le pareti più sottili e le forme complesse e curve consentono una gamma più ampia di deformazione, risultando in una struttura complessivamente più morbida. I ricercatori hanno basato il metodo sul percorso euleriano, che nella teoria dei grafi è una traccia in un grafico che tocca ogni bordo del grafico una volta sola.

"Seguendo queste regole, siamo stati in grado di stampare in modo coerente robot morbidi pneumatici funzionali con circuiti di controllo integrati", ha affermato Tolley.

Fabbricazione digitale desktop di dispositivi robotici morbidi monolitici autonomi con circuiti di controllo fluidico incorporati

Yichen Zhain, Jioayao Yan, Benjamin Shih, Michael T. Tolley, Università della California, San Diego

Albert De Boer, Martin Faber, Joshua Speros, Rohini Gupta, BASF

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