3D zips prinesie robotom chápadlá s premenlivou tuhosťou

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• 3D tlač vzkriesila štyridsaťročný koncept trojuholníkového zipsu.

• Mechanizmus mení ohybné materiály na pevné nosníky.

• Štruktúra vydržala v testoch vyše 18 000 cyklov.

Vývoj v oblasti aditívnej výroby dosiahol bod, kedy dokáže realizovať doteraz nerealizovatelné koncepty z minulosti. Výskumníci z laboratória CSAIL na MIT oživili projekt, ktorý pôvodne navrhol vizionár Freeman. Tento mechanizmus, známy ako Y-zipper, predstavuje zmenu v oblasti laditeľnej tuhosti objektov.

Na rozdiel od bežného zipsu, ktorý spája dve ploché časti, Y-zipper pracuje v troch rozmeroch. Spája tri samostatné pásy materiálu tak, že po uzavretí vytvoria pevný geometrický profil. Táto transformácia z ohybných pásov na nosník prebieha v priebehu niekoľkých sekúnd.

Zdroj foto: MIT CSAIL

Kľúčom k úspechu bolo vytvorenie dizajnového nástroja, ktorý definuje parametre každej sekcie zipsu. Softvér spracováva dĺžku pásov, uhly ohybu a špecifické konfigurácie pohybu konštrukcie. Po zadaní hodnôt systém vygeneruje dáta pre 3D tlačiareň, ktorá vyrobí funkčný prototyp.

Tím pod vedením Jiaji Liho testoval dva typy polymérov bežne používaných v priemysle. Polylaktid s označením PLA preukázal v laboratórnych podmienkach vysokú toleranciu voči statickému zaťaženiu. Termoplastický polyuretán TPU naopak vynikol svojou ohybnosťou a schopnosťou opakovane sa deformovať.

Pri skúmaní životnosti mechanizmu vedci použili špecializovaný aktuátor na simuláciu intenzívneho používania. Zariadenie prešlo 18 000 cyklami otvorenia a zatvorenia, kým došlo k mechanickému zlyhaniu materiálu. Simulácie ukázali, že odolnosť spočíva v elastickej povahe navrhnutej geometrie, ktorá efektívne distribuuje napätie.

Inovácia nachádza uplatnenie v medicíne pri tvorbe dláh, ktoré stuhnú do požadovaného tvaru. V oblasti outdoorového vybavenia umožňuje výrobu stanov, ktoré sa samé postavia po zatiahnutí za lanko. Najväčší vplyv však technológia sľubuje v oblasti robotiky, kde rieši problém s premenlivou tuhosťou.

Roboty s týmto mechanizmom môžu takéto aktuátory aj ako jemné chápadlá a následne ako pevné ramená. Táto zmena vlastností je dôležitá pre stroje operujúce v troskách budov alebo vo vesmíre. Vedci teraz plánujú pre priemyselné využitie testovať pevnejšie materiály, ako sú kovy.

​PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Táto technológia umožňuje okamžitú transformáciu ohybných ramien robotov na pevné a vysoko odolné konštrukcie.

Zdroj: tomshardware.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu