2018年5月4日 星期五

.美國陸軍開發 3D 列印軟機器人 以提高戰鬥中的隱身能力

Robot squid that can be 3D-printed is being developed by the Army






來源: 3D虎



最近,美國陸軍研究實驗室和明尼蘇達大學,正在開展一項聯合研究項目,利用3D列印技術來開發用於戰鬥場合的新型柔性機器人。

就像其他3D列印軟機器人項目一樣,研究人員從自然界獲得靈感,並嘗試在生物結構之後,為其3D列印的柔性機器人建模。陸軍希望借助魷魚等無脊椎動物的靈活性,作為提高機器人在戰場上的可操作性、彈性和隱身性的一種方式。


美国陆军开发3D打印软机器人 以提高战斗中的隐身能力



據研究非線性結構動力學的陸軍研究員Ed Habtour博士說:「成功的隱身機動,需要高度的結構靈活性和分布控制,以便潛入狹窄的空間,長時間運行並模擬生物學形態和適應性。」


美国陆军开发3D打印软机器人 以提高战斗中的隐身能力



目前用於軍事行動的機器人,主要由剛性機械和電氣零組件組成,限制了其靈活性。它們實現更複雜的運動類型,也依賴於複雜的電路和機制。

未來軍事機器人研究的一個關鍵目標,是從更基本的機制中獲得相同類型的運動,降低其複雜性並改進其構建方式。這就是研究人員看待自然世界的原因。

該小組研究了蠕蟲、章魚、昆蟲等無脊椎動物,研究它們如何在沒有骨架,或其他剛性部分的情況下,實現有效運動。在深入瞭解這些,軟分布式驅動電路背後的機制之後,他們利用他們的見解,將3D列印原型組裝在一起。

他們採用一種通用的模型,利用3D列印技術,以及與無脊椎動物,具有相似機械特性的柔軟可拉伸材料。該原型是第一款可以執行高彎曲運動的,完全3D列印介電彈性體致動器(DEA)。然後對這個3D列印的原型進行進一步的測試,以獲得更多有用的數據。


美国陆军开发3D打印软机器人 以提高战斗中的隐身能力



「這項研究成果,是向Solider提供一個,自主的自由形式製造平台,一種可列印功能材料,和設備的新一代3D列印機,可在需要時生成軟執行器,和潛在無繩柔性機器人,」Habtour說。

以無脊椎動物為原型的軟機器人,不僅在軍事行動方面具有優勢,而且在戰術要求較高的情況下,士兵也可以輕鬆組裝起來。軟DEA的基本材料屬性,會給機器人提供必要的可操作性。這意味著士兵可以很容易地,透過有限的技術知識,在戰場上進行3D列印。此外,與目前3D列印的DEA不同,後處理步驟(如乾燥和組裝)不是必需的,可節省大量時間。


美国陆军开发3D打印软机器人 以提高战斗中的隐身能力



正在進行的研究,將進一步瞭解無脊椎動物靈活運動,和韌性背後的原理,這可能會有更多有用的應用。

Habtour說:「材料的微觀力學性質,和各種非線性之間的有趣互動,可能提供新的科學機會,來模擬生物系統中的共生相互作用。如果我們能夠理解這些相互作用,那麼我們就可以利用這些見解,來製造動態結構和靈活的機器人,這些機器人被設計成具有自我意識、自我感知能力,並且能夠即時調整其形態和特性,以適應複雜的外部和內部條件。」

據悉,該項研究結果已經發表在Extreme Mechanics Letters (EML)雜誌上,標題為「3D列印電動軟驅動器」。


                                                                                                                                                                                                                 


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