麻省理工研發(fā)可編程減震材料可以保護機器人和無人機
減震材料在各種應用中都有用途,從運動設備到無人機再到我們?nèi)粘I钪械男_\用彈性、軟質(zhì)材料,制造商可以給予保護對象動力緩沖使其不受損壞。當前大多數(shù)的減震材料是橡膠類的,通過注射成型制造出來。這些減震材料的屬性和阻尼水平通常是固定的,如果要根據(jù)特定的應用場景來自定義的話,通常成本會十分昂貴。
麻省理工學院的計算機科學和人工智能實驗室的研究人員(CSAIL)已經(jīng)開發(fā)了3D打印軟質(zhì)材料,可以精確控制沖擊力吸收程度。這種3D打印減震材料可以提高無人機、手機、鞋和更多需要減震的產(chǎn)品的耐久性,最重要的是其阻尼水平是可以預設的,使得減震材料實現(xiàn)靈活的可編程性。
麻省理工的研究人員將這種工藝成為“可編程的粘彈性材料”(PVM)技術,可以應用于不同的對象和場景中。在一個特定的項目中,他們通過一個不尋常的立方形機器人的移動和跳躍來展示了PVM的奇特之處。該方塊機器人由一個剛性軀體、兩個馬達、一個微控制器、電池和慣性測量單元傳感器組成。此外,研究人員還使用了四層環(huán)形金屬帶來作為推動該方塊機器人運動的彈簧。而3D打印的減震材料有效的保護了這些核心元器件在運動中不受損害。
3D打印過程是通過使用一個標準的3D打印機,研究人員在打印過程中結合固體、液體以及Stratasys公司的TangoBlack +橡膠材料打印出來,通過噴墨技術來逐層沉積不同材料的滴液,然后用 紫外光來固化這些材料。
通過調(diào)整液體的比例,研究人員可以精確的設計材料需要表現(xiàn)出來的彈性程度。通過將多種材料結合起來實現(xiàn)單個材料無法實現(xiàn)的屬性,這項研究大大擴展了3D打印可能的應用范圍,尤其是一次打印就可以將減震材料制作出來。該試驗的成功使得研究者相信,該技術可用于提高無人機等需要減震的設備和產(chǎn)品的使用壽命。
下一步,這種可編程的減震材料將擴展到更多的用途,包括減震的跑步鞋、安全帽,以及通過減輕機器人身上電機的震動,使得攝像機和傳感器的工作更加精確和靈敏。
這項工作是由美國國家科學基金會(NSF)資助的,并在2016年的IEEE / RSJ國際智能機器人與系統(tǒng)會議上公布。
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