CNC3D-printer.com

CNC3D-printer.com


Статьи 3Dprinter Поиск МагазинРегистрация


Новый материал для 3D-печати сможет защитить роботов и дронов от ударов




Большинство моделей современных роботов или дронов представляют собой сложные системы с большим количеством составных частей и электронных компонентов. Вывести из строя такого робота или дрона довольно просто. Хватит сильного удара или падения с относительно небольшой высоты. И довольно часто у высокотехнологичных устройств нет надлежащей "брони", чтобы защитить себя. Одна из основных причин заключается в том, что в робототехнике очень важную роль играет вес, "броню" может себе позволить далеко не каждый робот.

Недавно исследователи из лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) предложили новый способ защиты – использовать не броню, а настраиваемою амортизирующую защиту, распечатанную с помощью 3D-принтера, которая не только сможет уменьшить влияние падений за счет поглощения большинства ударов, но и позволит роботам осуществлять более безопасные и точные движения. Такая защита не является панацей, но позволяет защищать уязвимые электронные внутренности робота гораздо лучше, чем традиционные материалы.

Методика, разработанная в лаборатории CSAIL получила название "программируемый вязкоупругий материал" (programmable viscoelastic materia, PVM), она основана на идее регулирования жесткости и упругости каждой части 3D-печатной модели в зависимости от поставленной задачи.

Например, нижней части корпуса телефона можно задать более надежную защиту от ударов, а средней части – устойчивость к изгибаниям. Все зависит от того, какая задача возлагается на защитный корпус для разных устройств.

Для того, чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, специалисты CSAIL построили несколько роботов кубической формы с твердым телом. Робот-куб включал в себя жёсткий корпус, два двигателя, микроконтроллер, аккумулятор и блок инерционных датчиков. Четыре слоя петлеобразных металлических пружин приводили куб в движение. Исследователи снарядили роботы "амортизирующей кожей", напечатанной по новой технологии.

По словам Даниэлы Рус (Daniela Rus), директора CSAIL, такое новшество предотвращает от повреждений само устройство и его отдельные компоненты, когда робот ударяется об пол. Как показали опыты, амортизирующая 3D-печатная конструкция повысила точность приземления роботов в четыре раза и снизила энергию удара в 250 раз.

Новый материал для 3D-печати сможет защитить роботов и дронов от ударов

Такое значительное снижение энергии удара позволит защитить роботов или дроны и их отдельные компоненты при падении. Эта методика позволит создавать роботов с программируемым вязкоупругим корпусом, параметры которого задаются при печати.

По мнению разработчиков, дроны теперь могут не бояться жесткой посадки, а значит, приземляться они будут более точно, не выполняя сложные маневры для смягчения удара. Конечно, падать на землю с высоты нескольких десятков метров дрону позволить нельзя – здесь никакое покрытие не справится. Но все равно, степень защиты элементов летательного аппарата при посадке с таким материалом покрытия гораздо выше, чем раньше. Это позволит БПЛА работать дольше, чем планировали их создатели – например, Amazon и Google. Сейчас эти две компании разрабатывают систему доставки товаров при помощи своих летательных аппаратов особой конструкции. Аналогичную систему доставки планируют создать и такие компании, как UPS, FedEx и Walmart.

Кроме того, данные мягкие материалы благодаря своим свойствам могут защитить не только роботов от падений и столкновений, но также они смогут защитить и людей. Например, когда человек будет работать совместно с роботом – такие случаи уже не назовёшь редкими.

Если немного отойти от темы, то можно сказать, что мягкие материалы также позволяют создавать полностью мягких роботов, которые прекрасно подражают животным.

Амортизационные материалы имеют огромное значение для современной промышленности и обычной жизни людей. В большинстве случаев такие материалы вязкоупруги, подобно резине или различным пластикам. Вязкоупругие соединения недорогие, их относительно просто производить, и для этого не требуются дефицитные компоненты. Проблема в том, что для таких материалов сложно установить характеристику вязкости или упругости для каждого конкретного случая. Существуют стандарты для каждого типа материала, и быстро поменять характеристики в большинстве случаев просто невозможно.

Специалисты CSAIL считают, что решением может стать использование трёхмерной печати и их новой технологии, позволяющей "программировать" материал каждой отдельной части объекта под конкретные цели. Одна часть может быть упругой, другая – жесткой. Этого нельзя добиться в случае использования традиционных амортизирующих составов.

Учёные использовали обыкновенный 3D-принтер, а также твёрдый, жидкий и гибкий (подобный резине) материал TangoBlack+, чтобы напечатать и куб, и его "кожу". Метод "программируемых вязкоупругих материалов" использует струйную печать, вносящую капельки различного материала слой за слоем, а затем материалы затвердевают под действием ультрафиолета.

"Объединив несколько материалов, мы получили свойства, которые ранее нельзя было получить для одного базового материала. Результат выходит за границы прежних возможностей", – говорит Ход Липсон (Hod Lipson), профессор инженерии в Колумбийском университете и соавтор работы.

Рус считает, что материалы PVM также могут быть использованы для усовершенствования предметов, включая такие обыденные вещи как кроссовки или шлемы.

"Возможность программирования различных участков объекта важна, например, для создания шлемов. Можно сконструировать его таким образом, чтобы часть его была сделана из тех материалов, которые удобны для головы человека, а другая – из амортизирующих материалов. Последние лучше защитят человека при столкновении", – заключает другой авторы работы Роберт Маккерди (Robert MacCurdy).

Результаты исследования будут представлены на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам (IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems), которая проходит с 9 по 14 октября в Корее.

 


Вы можете стать первым