Una collaborazione condotta dalla California Research Alliance (CARA) di BASF e dall’Università della California (UC) di San Diego ha rivoluzionato la robotica morbida. I ricercatori Yichen Zhai, Albert de Boer, Martin Faber, Rohini Gupta e Michael T. Tolley sono riusciti a fabbricare dispositivi robotici morbidi monolitici su una stampante 3D desktop incorporata con circuiti di controllo fluidici. Il progetto prevedeva l’utilizzo di Ultrafuse TPU in Fused Filament Fabrication (FFF) per costruire pinze innovative, che hanno portato a una maggiore sicurezza grazie alla loro costituzione materiale quando interagiscono a stretto contatto con gli esseri umani.
In contrasto con i robot morbidi convenzionali, che si basano su metodi di attuazione e fabbricazione pneumatici che prevedono lo stampaggio e l’assemblaggio manuali, questi nuovi dispositivi abbracciano la stampa 3D, riducendo la necessità di lavoro manuale e consentendo la creazione di strutture più complesse.
Una sfida comune riscontrata nei robot morbidi stampati con FFF è la loro elevata rigidità effettiva e le potenziali perdite, che possono limitarne la funzionalità. Per affrontare questi problemi, i ricercatori hanno escogitato un progetto ingegnoso per produrre dispositivi robotici pneumatici morbidi e a prova di perdite, incorporando componenti di controllo fluidico negli attuatori durante la stampa. Hanno ottenuto attuatori più morbidi che possono piegarsi per formare un cerchio completo e valvole pneumatiche stampate in grado di controllare il flusso d’aria ad alta pressione.
Il team ha ulteriormente combinato questi attuatori e valvole per creare una pinza autonoma priva di componenti elettronici. L’aspetto notevole di questo dispositivo è che è stato prodotto in un unico flusso di lavoro di stampa 3D continuo, che è durato 16 ore e 19 minuti. Il prodotto finale non ha richiesto post-elaborazione, assemblaggio o riparazione, garantendo un elevato grado di ripetibilità e accessibilità.
La stessa strategia di fabbricazione può essere estesa ad altri dispositivi pneumatici con circuiti di rilevamento e controllo incorporati. Le regole di progettazione chiave includono la stampa utilizzando un unico percorso utensile continuo, noto come percorso euleriano, e la creazione di strutture con pareti ultrasottili. Ciò si traduce in strutture a bassa rigidità, paragonabili alle parti stampate in silicone.
La pinza prodotta è pronta per l’uso immediato dopo la stampa, con la capacità di prelevare e rilasciare autonomamente gli oggetti. La sua facile replica utilizzando una stampante 3D desktop simile lo rende uno strumento interessante per vari settori come la produzione e l’agricoltura.
Questa collaborazione tra BASF e UC San Diego non solo ha prodotto un approccio di fabbricazione innovativo, ma ha anche stabilito nuove regole di progettazione, con il risultato di dispositivi pneumatici autonomi ad alte prestazioni e a tenuta d’aria. Questo progresso promette una nuova era nella robotica morbida, in cui robot personalizzati complessi possono essere progettati e prodotti in un unico processo di stampa monolitico.
I dettagli completi di questa ricerca possono essere trovati nella storia di copertina recentemente pubblicata su Science Robotics, intitolata “Fabbricazione desktop di dispositivi robotici morbidi monolitici con circuiti di controllo fluidici incorporati”.
