计算机视觉助力3D打印机器人

点击蓝字

关注我们

机器人仍然不能决定自己制造自己，但计算机视觉可以指导复杂机器人系统的三维打印过程，这几乎是科幻小说中的情节。

美国和瑞士的研究人员开发出了一种非接触式三维喷墨打印机，可沉积多种材料以创建精细的功能系统（《Nature》，doi: 10.1038/s41586-023-06684-3）。视觉系统为数字反馈回路提供动力，控制打印机喷嘴喷射的材料量，无需对表面进行物理平滑处理。

该工艺允许允许制造商使用比通常的3D打印聚合物固化更慢的材料，这些材料具有不同程度的柔韧性和弹性。利用非接触式打印系统，研究团队制造出了肌腱驱动的机器人手、六足行走抓手、机械哺乳动物心脏和超材料表面。

边打印边看

传统的3D喷墨打印采用喷嘴将低粘度树脂的细滴喷射到其固定位置，但产品在沉积后需要机械“平面化”。较软的材料和在紫外线下固化缓慢的物质不适合这种制造方法。

近十年前，美国麻省理工学院（MIT）电气工程教授 Wojciech Matusik 领导的研究小组开发出了一种低成本的多材料 3D 打印机，被称为 MultiFab。该设备利用光学相干断层扫描一个小表面来建立树脂层，但视觉组件的速度较慢，拖长了制造时间。             

002

视觉控制喷射

Matusik和他的团队，包括瑞士苏黎世联邦理工学院的罗伯特-K-卡茨施曼及其同事，通过增加一个高速三维视觉系统，提高了喷墨沉积过程的速度。

首先，系统将原材料液滴沉积到支撑结构或构建板上。喷嘴根据预先加载的所需最终产品的三维模型发挥作用，紫外线灯则对沉积的树脂进行固化。不过，在下一层沉积之前，激光会扫描上一层的高度，控制系统会修改其位图，以补偿该层的不规则之处。

激光会扫描被打印物体的整个表面，而不是像 MultiFab 那样只扫描 2 × 2 厘米的区域。研究小组表示，新方法比以前的方法快 660 倍，吞吐量高达每分钟 33 毫升。 

"马图西克说："这仅仅是个开始。"你可以在这项技术中添加大量新型材料。这使我们能够引入以前无法用于 3D 打印的全新材料系列。" 研究人员目前正在研究打印水凝胶、环氧树脂、硅材料和特殊耐久聚合物，他们还希望探索新的应用领域。         

原文链接：

https://www.optica-opn.org/home/newsroom/2023/november/computer_vision_helps_3d_print_robots/    

< 长按识别二维码添加好友 >

加入上述群聊

长按并关注

带你走进万物存储、万物智能、

万物互联信息革命新时代

微信号：SSDFans