具有梯度孔隙率的软流体致动器的直接3D打印
机器人学
2022-10-27 v1
摘要
需要新的增材制造方法来实现更复杂的软体机器人。软流体机器人就是一个例子，它利用流体动力和刚度梯度。多孔结构是这种方法的一种有趣类型，因为它们具有柔性并允许流体传输。在这项工作中，提出了填充泡沫（InFoam）方法，通过液体绳卷绕（LRC）打印具有梯度孔隙率的结构。通过利用LRC，InFoam方法可以利用可重复的卷绕模式来打印结构。为此，只需要表征喷嘴高度与线圈半径以及挤出长度之间的关系（在固定温度下）。然后，通过调整喷嘴高度和/或挤出速度，可以设定打印结构的孔隙率。通过使用苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）打印孔隙率范围从46%到89%的多孔结构，演示了InFoam方法。在压缩测试中，立方体显示出模量（超过200倍）、密度（与块体相比-89%）和能量耗散方面的巨大变化。InFoam方法结合了卷绕和常规绘图，以实现大范围的孔隙率梯度。利用这种梯度，实现了具有不同变形模式（包括扭转、收缩和弯曲）的矩形结构。此外，InFoam方法被证明能够通过改变孔隙率来编程弯曲致动器的行为。输出力和行程都显示出与立方体测试类似的相关性。因此，InFoam方法可以通过梯度孔隙率来制造和编程软流体（多孔）致动器的力学行为。
引用
@article{arxiv.2204.12357,
title = {Direct 3D Printing of Soft Fluidic Actuators with Graded Porosity},
author = {Nick Willemstein and Herman van der Kooij and Ali Sadeghi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.12357},
year = {2022}
}