Исследователи, специализирующиеся на 3D-печати, давно стремились создать целого робота за один отпечаток – машину, которая могла бы уйти от принтера, когда это будет сделано. Это упростит печать большего количества роботов быстрее. Это также сделало бы возможным 3D-печать роботов без присмотра человека, например, на Луне или Марсе.
Одним из основных препятствий на пути к этой цели является разработка эффективных датчиков для мягких роботов. Это связано с тем, что мягкие, гибкие роботы часто имеют сложные поверхности и движения, которые сложно оборудовать и покрыть датчиками, изготовленными с использованием традиционных технологий производства.
Эти типы роботов более гибкие, чем их жесткие собратья, и могут безопасно работать бок о бок с людьми.
Понимание исследователей Калифорнийского университета в Сан-Диего было двояким. Для этого они обратились к коммерчески доступному принтеру (Stratasys Objet350 Connex3 – рабочая лошадка во многих робототехнических лабораториях). Кроме того, они поняли, что один из материалов, используемых в 3D-принтере, сделан из частиц углерода, которые могут проводить энергию к датчикам при подключении к источнику питания.
Поэтому робототехники использовали черную смолу для изготовления сложных датчиков, встроенных в детали роботов из прозрачного полимера. Они разработали и изготовили несколько прототипов, в том числе захват.
При растяжении датчики выходили из строя примерно при той же деформации, что и кожа человека.
Но полимеры, используемые в 3D-принтере, не предназначены для проведения электричества, поэтому их характеристики не оптимальны. Роботы, напечатанные на 3D-принтере, также требуют большой постобработки, прежде чем они смогут работать, в том числе тщательной мойки для очистки от примесей и сушки.
Тем не менее, исследователи сохраняют оптимизм в отношении того, что в будущем материалы будут улучшаться, и 3D-печатные роботы, оснащенные встроенными датчиками, станут намного проще в производстве.
«Встроенная печать датчиков – это мощный процесс, который может сделать возможной и улучшить бесшовную интеграцию датчиков в программных роботов, но пока не существует подходящей, коммерчески доступной и простой в использовании платформы, которая позволяла бы пользователям одновременно печатать программные исполнительные механизмы и датчики», исследователи пишут.