创想三维：3D打印机为连续软体机器人提升1.3千克重量

2019-04-28 11:07

日常生活中我们一提起机器人，就会联想到一些拟人化机器人，如C－3PO机器人、杰森斯机器人和女仆Rosie机器人等。但机器人并不总是以仿造人类的形式出现，以连续型机器人为例，他们在航空航天、机器人手术和炸弹处理方面同样也为人类做出过重大贡献。

C－3PO机器人

以下这些细长机器也称为蛇形机器人，它可以把身体弯曲成光滑的曲线。

连续体节段，每对椎骨之间有一个柔软的“铰链”，可提高扭转刚度

这些章鱼式手臂通常通过电缆移动，所述电缆从肢体的基部产生力，然后将其传递到整个臂的不同附接点。这为机器人提供了移动和扭转所需的移动性和扭矩。所有这一切都由电动机执行器提供动力，当然它也可以控制蛇形机器人的高度。

这些蛇形机器人面临的一个挑战是执行器位于弯曲部分的设计。以牺牲强度和速度为代价提供灵活性和扭转。想要开发出更坚固的机器人，机器人的刚性问题是研究人员必须要解决的问题。而使用精密工程解决这个问题的成本又很高昂，所以利兹大学的一组研究人员希望通过3D打印机来减轻这种影响。

利兹队的设计：

用于测试段设计的电机，线轴和互锁椎骨布置

在最近的一项研究中，研究人员的目标是创建一个具有广泛实用性的3D打印连续体机器人片段。为了提供更强的抗扭刚度，他们选择沿着连续的柔性骨架（如标准蛇形机器人）使用等间距的“椎骨”段。这些节段有助于引导移动臂的四个肌腱，同样也可以彼此互锁以产生刚性。

借助3D打印机，可以快速打印不同版本设计的迭代。用多材料3D打印机预先组装打印每个椎骨段。Tango ＋材料包括柔软，柔韧的骨架和更加坚硬的维罗材料，这些材料构成了椎骨本身。实际上，设计还有一个集中的孔可以提供吸力。

力量测试：

分段测试安装，增加的重量被添加到尖端。

该团队决定采用两种设计来测试提升能力。为了测试臂的各个部分，每个部分都水平安装在所述钻机上。测试从两个不同的起始位置开始：一个完全垂直，激活一个臂的电机；另一个垂直旋转45度，激活两个电机。

该测试从该段的最低运动极限开始，重量垂直提升尽可能高。令人兴奋的是，该团队的V 1．2设计使两个电机都能够承载1300g（1．3kg ／ 2．86lbs）的最大有效载荷。对于此配置，最大有效负载下的平均速度为每秒10度。同样，互锁椎骨设计的性能也令人鼓舞，因为它在负载下可预测地执行。

四种不同节段配置的扭转提升测试结果

虽然与传统制造的工业机器人相比，1．3千克可能看起来微不足道，但这可能是使用3D打印机最优越的第一步。为了达到这一点，利兹团队正在寻求将这些个别细分市场联系起来，使其更加干练。

来源：创想三维

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