02/02/2024
Door Ad Spijkers
Een Duits onderzoeksteam ontwikkelt 3D-geprinte pneumatische logicamodules die de bewegingen van zachte robots besturen met alleen perslucht.
In de toekomst zullen zachte robots taken kunnen overnemen waar conventionele robots niet in slagen. Ze robots kunnen worden gebruikt op moeilijk bereikbaar terrein en in omgevingen waar ze worden blootgesteld aan chemicaliën of straling die elektronisch bestuurde metalen robots kunnen beschadigen. Hiervoor is het noodzakelijk dat deze zachte robots zonder enige elektronica bestuurd kunnen worden. Dit is nog steeds een uitdaging in de ontwikkeling.
3D geprinte logicamodules
Een onderzoeksteam van de Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau heeft 3D-geprinte pneumatische logicamodules ontwikkeld die de bewegingen van zachte robots besturen met alleen perslucht. Deze modules maken een logische schakeling van de luchtstroom mogelijk en kunnen zo een elektrische aansturing nabootsen. De modules maken het mogelijk om flexibele en elektronica-vrije zachte robots volledig in een 3D-printer te produceren met filament gemaakt van conventioneel printmateriaal.
Het ontwerp maakt het voor iedereen met ervaring in 3D-printen mogelijk om dergelijke logische modules te produceren. Ze kunnen deze gebruiken om een zachte robot te besturen zonder dat er hoogwaardige printapparatuur nodig is. De ontwikkeling is een stap in de richting van volledig elektronica-vrije pneumatische besturingscircuits, die in de toekomst steeds complexere elektrische componenten in zachte robots kunnen vervangen.
Opbouw
De modules kunnen Booleaanse bewerkingen uitvoeren en specifiek de luchtstroom naar bewegende elementen sturen. Ze bestaan uit twee kamers die onder druk staan. Tussen deze kamers loopt een 3D-geprint kanaal. Door op het kanaal te drukken, kunnen de kamers de luchtstroom daarin onderbreken en als een klep regelen.
Door de klep specifiek te openen en te sluiten, kunnen de modules de Booleaanse logische functies 'AND', 'OR' en 'NOT' uitvoeren op een vergelijkbare manier als elektrische circuits. Ze kunnen de luchtstroom daardoor rechtstreeks naar de bewegingselementen van de zachte robot sturen.
Welke functie de individuele module vervult, wordt bepaald door de luchtdruk in de kamers. Afhankelijk van het gekozen materiaal kunnen de modules worden bediend met een druk tussen 80 kPa (0,8 bar) en meer dan 750 kPa (7,5 bar). Ze hebben een snelle responstijd (ongeveer 100 ms) vergeleken met andere pneumatische systemen.
Toepassingsmogelijkheden
De onderzoekers voorzien veel mogelijke toepassingen van deze modules. Ze hebben een flexibele 3D-geprinte robotaansturing ontwikkeld die via een geïntegreerd circuit wordt bestuurd door perslucht. Hoe flexibel de logische modules zijn, blijkt uit het feit dat deze besturing zelfs bestand is tegen de belasting van een auto die er overheen rijdt. Als voorbeeld van complexere besturingen hebben ze ook een elektronicavrije drankdispenser ontwikkeld.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Lucia Brunold