柔性骨架印刷：为昆虫启发的机器人制造柔性外骨骼

 
昆虫通常具有各种复杂的外骨骼结构，可以为它们的运动和日常活动提供支持。为昆虫启发型机器人制造与这些自然存在的结构相匹配的人造外骨骼是机器人技术领域的关键挑战。
尽管研究人员已经提出了几种制造工艺和技术来为昆虫灵感的机器人生产外骨骼，但是其中许多方法极其复杂，或者依赖于昂贵的设备和材料。这使得它们不可行，并且难以在更大范围内应用。
考虑到这一点，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员最近开发了一种新工艺，用于设计和制造具有外骨骼结构的昆虫启发式机器人的组件。他们在arXiv上预发表的一篇论文中介绍了称为柔版印刷的这一过程。
研究人员在论文中写道：“受昆虫外骨骼的启发，我们提出了一种称为’flexoskeleton’印刷的新制造工艺，该工艺能够快速，方便地制造混合型刚性/软性机器人。”
到目前为止，通常使用昂贵的材料和3D打印机以及多步铸造和机器加工工艺来制造具有刚性和软性部件的混合机器人。在他们的研究中，加州大学圣地亚哥分校的研究团队着手创建一种更便宜且更易于使用的新制造方法。
柔性骨架印刷：为昆虫启发的机器人制造柔性外骨骼
a)解释研究人员介绍的打印过程如何工作的图。 b)在透明的PC层上打印后立即使用研究人员的方法创建的四足机器人。 c)从PC层释放后的四足机器人。信用：江，周和重力。
他们开发的柔性骨架印刷方法依赖于消费级熔融沉积材料(FDM)3-D打印机的改编，该打印机在沉积材料和打印机的柔性基础层之间提供了非常强的粘合强度。此过程可用于为具有不同形状和形态的昆虫启发机器人创建外骨骼。
值得注意的是，研究人员提出的制造方法可以被新手和专家用户使用，因为它相当简单易懂。它也比其他制造方法便宜得多，因为它所依赖的材料和设备相当便宜并且容易获得。
在他们的研究中，该团队通过使用它来设计和测试各种规范的屈曲骨骼元素，证明了其方法的可行性。然后，他们将产生的所有元素组合到具有柔性外骨骼结构的步行四足机器人中。
研究人员在论文中写道：“我们开发的方法在很大程度上依赖于表面特征的三维几何形状及其对零件局部机械性能的贡献之间的相互关系。” “我们预想，这种方法将使一类新的受生物启发的机器人成为重点，重点放在机械设计和运动之间的相互关系上。”
将来，由这组研究人员设计的新设计和制造工艺可以促进众多昆虫启发式机器人的开发。由于该技术比大多数现有方法更直接，更实惠，因此还可以使现有或新机器人更易于扩展，从而增加其被大量生产并投放市场的机会。