EO

Snelle ontwerptool voor zachte robotwearables (video)

08 mei 2022 om 13:30 uur

MIT-wetenschappers creëerden een snel ontwerp- en fabricagetool en maakten er machinaal gebreide pneumatische actuatoren mee: een ondersteunende handschoen, een zachte hand en een pneumatische vierpotige robot. Foto's: MIT CSail.

Wetenschappers hebben een ontwerp- en fabricagetool gemaakt voor zachte pneumatische actuators voor geïntegreerde detectie. Dit soort actuatoren is een cruciale ruggengraat in toepassingen als ondersteunende wearables, robotica en revalidatietechnologieën.


De kleine dynamische apparaten hebben voordelen zoals hoge responspercentages en vermogen-naar-ingangsverhoudingen. Maar ze zijn niet gemakkelijk te maken. Tot nu toe vragen ze een handmatig ontwerp- en fabricageproces, wat zich vertaalt in veel vallen en opstaan ​​om daadwerkelijk te testen en te zien of de ontwerpen zullen werken.

 

Wetenschappers van MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSail) bedachten een schaalbaar proces voor het computationeel ontwerpen en digitaal fabriceren van zachte pneumatische actuators: PneuAct.

 

PneuAct maakt gebruik van een breimachine. Een menselijke ontwerper specificeert de steken en het patroon van de sensoren in de software en programmeert zo hoe de actuator zal bewegen. Het resultaat kan vervolgens worden gesimuleerd voordat het echt wordt gedprint. Het stuk textiel wordt gefabriceerd door de breimachine, die kan worden bevestigd aan een goedkope, kant-en-klare rubberen siliconenbuis om de actuator te voltooien.

De gebreide actuator bevat geleidend garen voor detectie, waardoor de actuatoren kunnen 'voelen' wat ze aanraken. Het team maakte verschillende prototypes: een ondersteunende handschoen, een zachte hand, een interactieve robot en een pneumatische viervoeter. De apparaten waren verpakt in een zachte, gele stof waardoor ze een beetje op bananenvingers leken.

 

Hoewel er in de loop der jaren veel beweging is geweest in de hardware-ontwikkeling van zachte pneumatische aandrijvingen, zijn de ontwerptools niet zo snel verbeterd. Bij oude processen werden meestal polymeren en gieten gebruikt. De CSail-wetenschappers gebruikten een combinatie van elastische en sensorische steken (met geleidend garen), waarmee het buigen van de apparaten kan worden geprogrammeerd, en de mogelijkheid om feedback uit de echte wereld op te nemen.

 

Het team gebruikte de actuatoren bijvoorbeeld om een ​​robot te bouwen die voelde wanneer hij specifiek door mensenhanden werd aangeraakt, en op die aanraking reageerde.

 

De handschoen kan door een mens worden gedragen als aanvulling op de beweging van de vingerspieren, waardoor de hoeveelheid spieractiviteit wordt geminimaliseerd die nodig is om taken en bewegingen uit te voeren. Dit heeft potentieel voor mensen met letsel, beperkte mobiliteit of ander trauma aan de vingers. De methode kan ook worden gebruikt om een ​​exoskelet te maken; daarvoor maakten de onderzoekers een sleeve die dragers kan helpen hun elleboog, knie of andere lichaamsdelen te buigen.

 

"Digitaal machinaal breien, een veelgebruikte productiemethode in de hedendaagse textielindustrie, maakt het mogelijk om een ​​ontwerp in één keer te 'printen', waardoor het veel schaalbaarder wordt", zegt Yiyue Luo, hoofdauteur van het artikel over het onderzoek. "Zachte pneumatische aandrijvingen zijn intrinsiek buigzaam en flexibel, en in combinatie met intelligente materialen zijn ze een noodzakelijke kracht geworden in veel robots en ondersteunende technologieën. Snelle fabricage, met onze ontwerptool, kan hopelijk het gemak en de alomtegenwoordigheid vergroten."

 

Sensoren begrijpen

Eén type detectie dat het team gebruikte, werd 'resistieve drukdetectie' genoemd, waarbij de actuator druk 'stuurt'. Bij het fabriceren van een robotgrijper zou hij proberen iets vast te grijpen, en de druksensor zou voelen hoeveel kracht er op het object werd uitgeoefend, en dan zou hij proberen te zien of de greep succesvol was of niet. Het andere type is 'capacitive sensing', waarbij de sensor informatie ontvangt over de materialen waarmee de actuator in contact komt.

 

De actuatoren zijn stevig - er is geen garen beschadigd tijdens het proces. Een beperking van het systeem is dat alleen buisvormige actuatoren gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Een logische volgende stap is dat u doelhoudingen en optimale steekpatronen kunt specificeren die automatisch kunnen worden gesynthetiseerd.

 

"Onze softwaretool is snel, gebruiksvriendelijk en geeft een nauwkeurig voorbeeld van de ontwerpen van gebruikers, zodat ze snel virtueel kunnen herhalen terwijl ze maar één keer hoeven te fabriceren. Maar dit proces vereist nog steeds wat vallen en opstaan ​​van mensen. Kan een computer redeneren over hoe textiel fysiek moet worden geprogrammeerd in actuatoren om rijk, op waarnemingen gebaseerd gedrag mogelijk te maken? Dat is de volgende grens", zegt Andrew Spielberg, postdoc in materiaalkunde en werktuigbouwkunde aan de Harvard University, een andere auteur van de krant.

 

Gerelateerd nieuws

Noren willen reizen transformerren met elektrische vliegboot

Te land, ter zee en in de lucht: Noren bouwen elektrische vliegboot met wielen (video)

Een Noors bedrijf ontwikkelt een klein elektrisch watervliegtuig dat het lokale passagiersverkeer op grote schaal kan transformeren. Het ontwerp van de romp wordt momenteel getest in de sleeptank van Sintef in Trondheim.

VSParticle maakt opschaling waterstofproductie sneller, goedkoper en duurzamer met nanoprinter

VSParticle maakt opschaling waterstofproductie sneller, goedkoper en duurzamer met Nanoprinter

TU Delft-spin-off VSParticle ontwikkelde een goedkoper, duurzamer en eenvoudiger productieproces voor elektro-katalytische membranen: het hart van de productie van groene waterstof. De technologie herbergt ook beloftes…

De maan in kaart brengen met Lidar

Nasa brengt de maan in kaart met Lidar

Nasa's Kinematic Navigation and Cartography Knapsack Instrument (Knack) gebruikt 4D-lidar om toekomstige maan- en planetaire verkenningen te ondersteunen. Knack is een op lidar gebaseerd mobiel terrein- en…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Gecodeerde, contactloze veiligheidsschakelaar PSEN cs5 en PSEN cs6 Veiligheidsschakelaar voor de hek- en positiebewaking

PSENcode is zowel bedoeld voor de standbewaking van afschermingen volgens EN 60947-5-3 als voor de positiebewaking. Door...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tevema
Tevema

Leverancier van technische standaardveren en normdelen, leverbaar uit voorraad.

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 mei 2022, Hannover (De)

Hannover Messe

The lead theme Industrial Transformation spotlights the topics of digitalization and sustainability.

31 mei 2022, Düsseldorf

World Electrolysis Congress

Goal: tackle the remaining bottlenecks to rolling out electrolysers at scale and pace

31 mei 2022, Veldhoven

Business Software Event

Platform waar digitaliseringsvraagstukken voor de maakindustrie centraal staan

Meer agendapunten »