محققان ماهیچه مصنوعی پنوماتیک متشکل از سازه ها را با چاپگر سهبعدی ساخته اند که میتوانند در صورت لزوم منبسط و منقبض شوند.
به گزارش تک ناک، این طراحی خلاقانه محرک ها توسط محققان موسسه فناوری ایتالیا در جنوا و مدرسه مطالعات پیشرفته سنت آنا در پیزا انجام شده است.
این کار در Science Robotics به تفضیل شرح داده شده و محققان امکان تطبیق پذیری عملگرها را به نمایش گذاشتند. یک دست پنوماتیک شامل 18 بخش مختلف است که در یک فرآیند واحد توسط دستگاه چاپگر سه بعدی تولید شده است.
ایجاد ماهیچه مصنوعی یک هدف بسیار بلندپروازانه در زمینه رباتیک است، زیرا در طبیعت، بافت عضلانی دارای ویژگی های پیچیده ای است که حرکات متنوع بسیاری را ممکن می سازد، از انقباضات سریع و قدرتمند تا تغییرات کوچک و دقیق در شکل بدن، مانند انقباضات عضلات انسان در تغییر حالات چهره.
اگر چه فیبر های عضلانی منفرد در ماهیچه مصنوعی فقط می توانند منقبض شوند اما آرایش خاص آنها در ساختار پیچیده ماهیچه است که امکان تغییر شکل های مفصلی مانند خم شدن پیچش و حرکات متضاد را فراهم میکند.
تیم تحقیقاتی حل این مشکلات را با کار بر روی یک واحد محرک پنوماتیکی شروع کردند. هر محرک می تواند به سادگی از طریق شکل هندسی خود منبسط، گسترده و منقبض شود، شبیه به یک دوک با پلیسه، که شامل یک واحد است که می تواند با استفاده از مواد مختلف و در اندازه های مختلف توسط چاپگر سه بعدی تولید شود. GRACE ها می توانند به صورت آماده و مونتاژ شده با معماری های پیچیده چاپ شوند تا انواع حرکت مورد نیاز را ارائه دهند.
کورادو دی پاسکالی، نویسنده اول این پژوهش و دانشجوی دکترا در آزمایشگاه رباتیک نرم IIT در جنوا و موسسه بیو رباتیک SSSA در پیزادر ارتباط با این دستاورد اظهار کرد: اندازه آنها صرفاً به دلیل فناوری تولید محدود شده است. GRACE ها(محرک های مبتنی بر هندسه که قادر به انقباض و انبساط) هستند را می توان در اندازه های مختلف ساخت و ما می توانیم عملکرد آنها را چه از نظر تغییر شکل و چه از نظر استحکام تغییر دهیم و آنها را با استفاده از مواد و فناوری های مختلف تولید کنیم.
محققان ویژگی های GRACE ها را با چاپ سه بعدی یک دست پنوماتیک ، با استفاده از یک چاپگر سه بعدی صنعتی، در حین فرآیند چاپ سه بعدی نشان دادند. ماده به کار رفته رزین نرم و شامل 18 GRACE در اندازه ها و شکل های مختلف است که با فشار چند دهم بار می توان انگشتان را خم کرد، کف دست را پیچاند و مچ را چرخاند. وزن دست حدود 100 گرم است و از نظر اندازه با دست انسان قابل مقایسه است.
محرک ها به گونه ای طراحی شده اند که می توانند بیش از یک هزار برابر وزن خود را بسته به مواد مورد استفاده در ساخت آنها تحمل کنند. در واقع، نیروهای ایجاد شده و فشارهای مورد نیاز را می توان با استفاده از موادی با استحکام بالاتر یا پایین تر و همچنین با اصلاح ضخامت غشاء سازنده این محرک ها افزایش یا کاهش داد و در عین حال عملکرد انقباض و گسترش یکسانی را حفظ کرد.
محرک های GRACE با استفاده از تکنیک های ساده با هزینه های بسیار کم دارای ویژگی های ایده آل برای استفاده در راه حل های مختلف رباتیک، هستند. سهولت ساخت آنها همچنین باعث می شود که در خارج از آزمایشگاه های تحقیقاتی مانند آزمایشگاه های کوچک دیجیتال در دسترس سازندگان باشند.
این نتایج بهعنوان بخشی از مطالعات روی ماهیچههای حیوانات پیشبینیشده توسط پروژه FET اروپا (تکنولوژیهای آینده و نوظهور) با هماهنگی لوسیا بکای و به عنوان بخشی از تحقیق روی روباتیک با الهام از موجودات زنده که توسط رباتیک نرم الهامگرفته از IIT و و با همکاری موسسه بیو رباتیک SSSA در پیزا به دست آمد.
