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Updated: Mar 10, 2026
08:47
Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots
Published on: November 8, 2019
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可编程软执行器的真空激光制造
Ashkan Rezanejad1,2, Mostafa Mousa1, Yuxuan Wang1
1Department of Engineering Science, University of Oxford, London, UK.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|March 8, 2026
概括
这项研究提出了一种快速,低成本的方法,用于制造软机器人执行器,使用热塑袋,真空加工和激光切割. 这种技术可以在几分钟内实现复杂的设计,为传统方法提供可扩展的替代方案.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
背景情况:
- 传统的软机器人执行器制造方法 (模,3D打印,织物层) 通常是昂贵的,耗时的和复杂的.
- 这些方法可能涉及昂贵的材料和复杂的制造协议,限制了可访问性和可扩展性.
研究的目的:
- 为软机器人执行器引入一种新,快速,低成本的制造策略.
- 展示使用热塑性袋,真空加工和激光切割来制造复杂的充气几何形状.
- 为了验证通过这种新方法生产的执行器的性能和可靠性.
主要方法:
- 使用的热塑袋与真空加工和激光切割相结合,用于执行器制造.
- 通过消除层间的空气间隙,实现了精确的密封和切割.
- 采用有限元建模来预测曲行为,并推导可编程变形规则.
主要成果:
- 在不到10分钟内制造出复杂的充气执行器几何形状,材料成本低于每个执行器0.10美元.
- 与弹性体相比,证明了减少变形损失和改善能量导入硬化.
- 通过材料测试和加压实验验证执行器可靠性,显示响应时间在50-70kPa时为~0.4s.
- 成功设计和制造了针对目标形状 (字母,螺旋) 和功能原型 (爬行器,游泳器,抓手) 的执行器.
结论:
- 真空激光处理为制造适应软机器人系统提供了一个可访问,可扩展和快速的平台.
- 开发的方法克服了传统制造技术的局限性,使得原型更快,软机器人更广泛地被采用.
- 这种方法通过可编程变形和反向设计,促进了各种软机器人应用程序的创建.
