3D 프린팅 그리퍼는 작동하는 데 전자 장치가 필요하지 않습니다.

분말 벌크 고체 직원 | 2023년 8월 1일

캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스(USCSD)의 Jacobs School of Engineering(USCSD) 로봇 공학팀은 BASF Corp.의 연구원들과 협력하여 최초의 3D 프린팅 그리퍼를 만들었습니다.

그리퍼는 식품, 화장품, 의약품 및 기타 산업의 제품 포장 단계에서 픽 앤 플레이스 환경에서 주로 사용됩니다.

이 부드러운 로봇 그리퍼는 한 번에 3D 프린팅되며 전자 장치 없이 작동합니다.

연구원들은 중력 및 터치 센서가 내장되어 있고 3D 프린터에서 바로 사용할 수 있는 소프트 그리퍼를 설계하고 싶었습니다. 그리퍼는 물체를 집고, 잡고, 놓을 수 있습니다.

USCSD의 Bioinspired Robotics and Design Lab 박사후 연구원이자 이번 논문의 주요 저자인 Yichen Zhai는 "우리는 일련의 밸브를 통해 그리퍼가 접촉을 잡고 적시에 해제할 수 있도록 기능을 설계했습니다."라고 말했습니다. 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 게재된 논문. "유체 제어 회로가 내장된 모놀리식 소프트 로봇 장치의 데스크탑 제작"이라는 논문이 2023년 6월 21일에 출판되었습니다.

“이러한 그리퍼가 그립과 릴리즈를 동시에 수행할 수 있는 것은 이번이 처음입니다. 그리퍼를 수평으로 돌리기만 하면 됩니다. 이로 인해 밸브의 공기 흐름이 변경되어 그리퍼의 두 손가락이 풀리게 됩니다.”라고 Zhai는 덧붙였습니다.

이 유체 논리를 통해 로봇은 언제 물체를 잡고 붙잡고 있는지 기억할 수 있습니다. 물체가 수평으로 회전하면서 옆으로 밀려나는 물체의 무게를 감지하면 물체를 풀어줍니다.

소프트 그리퍼는 한동안 사용되어 로봇이 인간 및 섬세한 물체와 안전하게 상호 작용할 수 있게 해주었습니다.

이 그리퍼는 산업 제조 응용 분야, 식품 생산, 과일 및 야채 취급을 위해 로봇 팔에 장착할 수 있습니다. 또한 연구 및 탐사 작업을 위해 로봇에 장착할 수도 있습니다.

전원의 경우 전자 장치가 필요하지 않으므로 그리퍼는 고압 가스 병을 유일한 전원으로 사용하여 자유롭게 작동할 수 있습니다.

일정한 공기압 공급을 연결하면 그리퍼가 자동으로 물체를 감지해 파지하고, 그리퍼에 수직으로 작용하는 물체의 무게로 인해 힘이 감지되면 물체를 풀어준다.

일반적인 데스크탑 융합 필라멘트 제조(FFF) 3D 프린팅 소프트 로봇은 종종 어느 정도 강성을 갖습니다. 프린터에서 나올 때 누출이 많이 발생합니다. 사용할 수 있으려면 인쇄 후 상당한 양의 가공 및 조립이 필요합니다. 이는 또한 적용을 제한합니다.

팀은 인쇄된 각 레이어의 전체 패턴을 통해 연속적인 경로를 추적하는 프린터 노즐을 포함하는 새로운 3D 인쇄 방법을 개발하여 이러한 장애물을 극복했습니다.

UC 샌디에이고 제이콥스 공과대학의 부교수인 Michael T. Tolley는 “이것은 페이지에서 연필을 떼지 않고 그림을 그리는 것과 같습니다.”라고 말했습니다.

이 방법은 부드러운 소재로 인쇄할 때 매우 흔히 발생하는 인쇄된 조각의 누출 및 결함 가능성을 줄여줍니다.

새로운 방법을 사용하면 최소 0.5mm 두께의 얇은 벽도 인쇄할 수 있습니다. 더 얇은 벽과 복잡한 곡선 모양은 더 높은 변형 범위를 허용하여 전체적으로 더 부드러운 구조를 만듭니다.

연구자들은 그래프 이론에서 해당 그래프의 모든 가장자리에 한 번만 닿는 그래프의 흔적인 오일러 경로(Eulerian path)에 기반한 방법을 사용했습니다.

"우리가 이러한 규칙을 따랐을 때 제어 회로가 내장된 기능성 공압 소프트 로봇을 일관되게 프린팅할 수 있었습니다."라고 Tolley는 말했습니다.

USCSD의 연구원으로는 Yichen Zhain, Jioayao Yan, Benjamin Shih, Michael T. Tolley가 있습니다. BASF의 직원으로는 Albert De Boer, Martin Faber, Joshua Speros, Rohini Gupta가 있습니다.

텍스트 형식에 대한 추가 정보