新款自动化系统,完成手工“不可能完成的任务”

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由麻省理工学院开发的自动化系统,可以设计和优化3D打印复合执行器。

据Techxplore.com报道,麻省理工学院(MIT)的研究人员已经在《科学进展》发布了一个自动化系统。该系统可以针对复杂的执行器进行设计和3D打印。简而言之,该系统可以自动完成人类无法手动完成的任务。在论文中,研究人员使用自动化系统来演示执行器的制造过程。

致动器是机械地控制机器人系统以响应电子信号的装置。它可以从不同的角度显示不同的黑白图像。例如,平面致动器可以创建Vincent Van Gogh的肖像,并且在倾斜一定角度后,它可以塑造Edward Munch的《呐喊》。执行器主要由三种不同的材料组成,每种材料都有其特定的颜色和特性(柔韧性和磁性)。自动化系统首先将致动器分解成数百万个体素,每个体素可以填充任何材料。然后,自动化系统通过数百万次模拟分析材料填充体素的效果,以找到每个体素中每种材料的最佳位置。最后,定制3D打印机通过根据优化的解决方案将材料准确地堆叠到体素中来完成致动器的制造。该论文的第一作者Subramanian Sundaram博士说:“我们的最终目标是自动找到所有问题的最佳解决方案,然后将其输出。从印刷材料选择到优化设计再到产品制造,我们的系统几乎完全自动化。特性“。

除图像变换显示外,具有优化外观和功能的执行器也可用于机器人仿生学。例如,研究人员正在设计水下机器人皮肤,覆盖一系列致动器,以模仿鲨鱼皮肤上的牙齿。牙齿可以变形并减少鲨鱼游泳阻力,使游泳更快更安静。 Sundaram博士说:“水下机器人覆盖执行器阵列后,其游泳效率将大大提高。”

目前,机器人执行器变得越来越复杂。根据应用,它们必须针对质量,外观,功耗等进行优化。一般来说,研究人员手动计算所有参数以找到最佳设计。随着3D打印技术的兴起,能够使用各种材料制造产品的优点继续增加致动器制造的复杂性。 Sundaram博士说:“研究人员可能会被大量组合任意爆炸。他们无法评估每种材料组合。”

在Sundaram博士的研究中,他们主要考虑了执行器的三个特征:颜色,磁化和硬度。自动化系统通过执行诸如“试错模式”和“光线跟踪”之类的策略来执行迭代分析,以匹配设计要求。为了成功制造执行器,研究人员还开发了基于“按需”技术的定制3D打印机。 Sundaram博士认为,他们的工作可以用作大型结构(如机翼)的铺路石。研究人员可以将机翼“分解”成像体素这样的小块,然后优化质量,升力和其他指标。他说:“虽然我们不能使用自动化系统来印刷机翼尺寸的产品,但我认为我们朝着这个目标迈出了重要的一步。”

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编译:雷新宇

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《科学进展》

期刊号:2375-2548

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