Исследователи Токийского университета представили проект 3D‑печатных мышц для роботов из TPU. Метод испытали на ногах робота.
Все гибкие элементы роботизированных ног изготовили из термопластичного полиуретана TPU 95A на 3D‑принтере Prusa XL, а каркас — из PLA. Свойства мягких деталей регулировали за счёт внутренней конструкции. Например, с помощью увеличения толщины перемычек решётки с 1,5 до 3 мм повысили жёсткость в 28 раз. Благодаря этому также можно печатать мягкую мышцу и более жёсткое сухожилие одной деталью.
В каждой ноге робота предусмотрено шесть крупных искусственных мышц. Часть из них действует сразу на два сустава. Например, можно одновременно разгибать бедро и сгибать колено. Чтобы двигать только одним суставом система использует другие мышцы, компенсирующие нежелательное движение.
Напечатанные мышцы при сокращении почти не расширяются в сторону. Вместо этого решётка деталей складывается внутрь и не мешает соседним деталям. На печать одной полноразмерной мышцы уходит 20–40 часов. Каналы для тросов тоже закладываются в конструкцию при печати. Метод полностью обходится без литья и сокращает ручную работу.
За движение отвечают моторы в области таза. Они с помощью тросов тянут искусственные мышцы. Связки при этом удерживают суставы и ограничивают свободу движения без подшипников.
В тестах робот выполнял движения с длиной шага 0,4 и 0,8 м. Подвес в эксперименте удерживал конструкцию, принимая часть веса на себя. Образцы выдержали 999 циклов нагрузки без разрыва. При этом жёсткость деталей со временем менялась.
На следующем этапе исследователи планируют применить подход к полноразмерным человекоподобным роботам с полноценным телом и встроенными датчиками.
Источник: habr.com