Szwajcarscy studenci z 4 uczelni: ETH Zurich, ZHAW, ZHdK i FHNW w ramach interdyscyplinarnego projektu fokusowego zaprojektowali i zbudowali unikalnego robota przypominającego kota, który jest w stanie naśladować ruchy prawdziwego zwierzęcia.
Projekt o nazwie Dyana rozpoczął się jesienią 2020 roku i uczestniczyło w nim 14 studentów różnych dyscyplin, których celem było stworzenie kociego robota z jego naturalnymi ruchami. To, co wyróżnia Dyanę spośród innych robotów to fakt, że potrafi nie tylko okazywać różne emocje, ale przede wszystkim porusza się jak prawdziwy kot.
Animatroniczne roboty
Studenci pod kierownictwem Andriny Grimm zbudowali dynamicznego robota, zdolnego do odtwarzania ruchów animowanych komputerowo w fizycznym świecie.
„Naszą wizją jest połączenie animacji wykorzystywanej w kinematografii z robotami, które są zwinne i potrafią poruszać się w realnej rzeczywistości” – wyjaśnia Andrina.
Obudowa Dyany jest inspirowana biologią i przypomina hybrydę robota i zwierzęcia, w całości została stworzona poprzez druk 3D w proszkowych technologiach — MJF i SLS.
Wytwarzanie kociego towarzysza
Aby zbudować Dyanę tak szybko i z jak największą swobodą projektowania, zespół Andriny zaczął od modelowania swojego bota w 3D, następnie przystąpił do wydrukowania jego polimerowej powłoki. Addytywna produkcja „ciała” robota według Grimm, umożliwia studentom nadanie indywidualnego charakteru Dyanie.
Do budowy prototypu zespół wykorzystał różne technologie druku 3D: Multi Jet Fusion (MJF), Fused Deposition Modeling (FDM) oraz Selective Laser Sintering (SLS).
„Nasze trzy kryteria dotyczące materiału do druku 3D to waga, swoboda projektowania i krótki czas produkcji, dzięki czemu mogliśmy szybciej iterować” — wyjaśnia Andrina. „W naszej powłoce użyliśmy bardzo lekkich części, ponieważ nie chcieliśmy zwiększać masy całego systemu” — dodaje.
Druk 3D w technologii SLS oraz MJF okazał się idealnym wyborem dla tych specyficznych wymagań materiałowych. Uzyskano bowiem części, które są wystarczająco trwałe, aby robot wytrzymał uderzenia, a jednocześnie elastyczne, co pozwala zastosować w konstrukcji zakrzywione powierzchnie.
Robokot Dyana ma trzy silniki zamontowane w każdej z nóg oraz kilka w głowie i ogonie, aby symulować jak najbardziej realistyczne ruchy kota. Dyana może obracać głowę, poruszać uszami oraz mrugać, a także chodzić, chociaż obecnie pomaga jej w tym dedykowany stelaż. Kolejny etap projektu skupi się na zapewnieniu, by Dyana mogła się poruszać bez jakiejkolwiek pomocy.
Zwykle obudowa robota jest wykonana z formowanych termoplastów, ale poprzez swój autorski projekt szwajcarscy studenci udowadniają, że istnieją lepsze sposoby, jakich dotychczas nie wykorzystywano w tworzeniu zewnętrznych powłok robota, jeśli jego motoryka ma przypominać naturalne ruchy zwierzęce bądź ludzkie.
Miękka robotyka (Soft Robotics) to kolejna dziedzina bazująca na innowacyjnym druku 3D w celu nadania maszynom bardziej realistycznych właściwości oraz zminimalizowania ich masy, co pozwala na obniżenie zużywania przez nie energii, a zatem ich bardziej ekonomiczną eksploatację.
