Xstrings облегчает, как кабели интегрированы в объект, который он производит. Пользователи могут точно выбрать, как защищены строки, включая его конечную точку, отверстия внутри структуры, через которую проходит шнур, и где вы будете тянуть, чтобы управлять устройством. Кредит: Цзяджи Ли и др.
Трудно создать устройства, которые повторяют жидкость, точное движение людей, но это может измениться, если мы сможем потянуть несколько (буквальных) струн. По крайней мере, это идея, лежащая в основе «управляемых кабелем» механизмов, в которых запуск строки через объект генерирует оптимизированное движение через разные части объекта. Например, возьмите роботизированный палец: вы можете встроить кабель через ладонь в кончику пальца этого объекта, а затем потянуть его, чтобы создать керлинг.
В то время как кабельные механизмы могут создавать движение в режиме реального времени, чтобы сделать изгиб объекта, поворот или склад, они могут быть сложными и трудоемкими для сборки вручную. Чтобы автоматизировать этот процесс, исследователи из лаборатории компьютерного и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) разработали все в одном из 3D-печати под названием «Xstrings». Инструмент дизайна деталей, метод изготовления деталей, Xstrings может объединить все части вместе и создавать кабельное устройство, сэкономив время при сборке бионических роботов, создавая художественные установки или работу над динамическими дизайнами одежды.
В статье, которая будет представлена на конференции 2025 года по человеческим факторам в компьютерных системах (CHI2025), исследователи использовали Xstrings для печати множества красочных и уникальных объектов, которые включали робот с красной ящерицей, фиолетовую стенную скульптуру, которая может открываться и закрываться, как хвост павлина, белый туман
Для изготовления этих привлекательных механизмов Xstrings позволяет пользователям полностью настраивать свои проекты в программном обеспечении, отправляя их на многоматериальный 3D-принтер, чтобы ввести это творение в жизнь. Вы можете автоматически распечатать все детали устройства в желаемых местах за один шаг, включая кабели, проходящие через него, и соединения, которые позволяют его предполагать.
MIT CSAIL Postdoc и ведущий автор Цзяджи Ли говорит, что Xstrings может сэкономить инженерам время и энергию, сокращая 40% от общего времени производства по сравнению с делами вручную. «Наш инновационный метод может помочь любому разработчику и изготовлению кабельных продуктов с помощью двухматериального 3D-принтера настольного настольного настольного настольного настольного настольного настольного принтера»,-говорит Ли.
Новый поворот на кабельном изготовлении
Чтобы использовать программу Xstrings, пользователи сначала вводят дизайн с определенными размерами, например, прямоугольный куб, разделенный на более мелкие кусочки с отверстием в середине каждого из них. Затем вы можете выбрать, в какую сторону движутся его детали, выбрав различные «примитивы:» изгиб, наматывание (например, пружина), скручивание (как винт) или сжатие — и угол этих движений.
Для еще более сложных творений пользователи могут включать несколько примитивов для создания интригующих комбинаций движений. Если вы хотите сделать игрушечную змею, вы можете включить несколько поворотов, чтобы создать комбинацию «серии», в которой один шнур ведет последовательность движений. Чтобы создать когти робота, команда встроила несколько кабелей в «параллельную» комбинацию, где встроено несколько строк, чтобы каждый палец мог закрыть кулак.
Помимо тонкой настройки, способ перемещения кабельных механизмов, Xstrings также облегчает, как кабели интегрируются в объект. Пользователи могут точно выбрать, как защищены строки, с точки зрения того, где «якорь» (конечная точка), «резьбовые области» (или отверстия внутри структуры, через которую проходит шнур) и «открытая точка» (где вы будете тянуть, чтобы управлять устройством). Например, с помощью палец робота вы можете выбрать якорь, который будет расположен в кончике пальца, с кабелем, проходящим через пальцем, и меткой, обнаженной на другом конце.
Xstrings также поддерживает различные совместные конструкции, автоматически размещая компоненты, которые являются упругими, совместимыми или механическими. Это позволяет кабелю поворачиваться по мере необходимости, поскольку он завершает предполагаемое движение устройства.
Вождение уникальных дизайнов в робототехнике, искусстве и за его пределами
Как только пользователи смоделируют свой цифровой план для кабельного элемента, они могут оживить его с помощью изготовления. Xstrings может отправить ваш дизайн на 3D -принтер с плавленовым осаждением, где пластик расплавлен в сопло до того, как нити будут выброшены для строительства структур вверх слоем за слоем.
Xstrings использует эту технику, чтобы выложить кабели горизонтально и строить вокруг них. Чтобы убедиться, что их метод будет успешно печатать кабельные механизмы, исследователи тщательно протестировали свои материалы и условия печати.
Например, исследователи обнаружили, что их струны сломались только после того, как их потянуло и опускалось механическим устройством более 60 000 раз. В другом тесте команда обнаружила, что печать на уровне 260 градусов по Цельсию со скоростью 10-20 миллиметров в секунду идеально подходила для производства своих многочисленных творческих предметов.
«Программное обеспечение Xstrings может воплотить в жизнь множество идей», — говорит Ли. «Это позволяет вам создавать бионическое устройство робота, подобное человеческой руке, имитируя наши собственные захватывающие возможности. Вы также можете создавать интерактивные произведения искусства, такие как кабельная скульптура с уникальной геометрией, и одежду с регулируемыми лоскутам. Однажды эта технология может позволить быстрому, односрочному творению кабельных роботов в окрашенных пространствах, даже в умышленных обстоятельствах, таких как в основе.
Подход команды предлагает большую гибкость и заметное повышение скорости для изготовления кабельных объектов. Это создает объекты, которые жесткие снаружи, но мягкие и гибкие внутри; В будущем они могут рассчитывать на разработку объектов, которые мягкие, но жесткие, во многом как кожа и кости человека. Они также рассматривают возможность использования более устойчивых кабелей, и вместо того, чтобы просто печать строк горизонтально, встраиваясь на угловые или даже вертикальные.
Больше информации:
Бумага: Xstrings: 3D-печать механизм, управляемый кабелем, для действий, деформации и манипуляции
Массачусетский технологический институт
Эта история переиздана любезно предоставлена MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), популярный сайт, который охватывает новости о исследованиях, инновациях и преподавании MIT.
Цитирование: 3D -печать подход к строкам динамических объектов для сборки бионических роботов, скульптур и многого другого (2025, 18 марта), полученные 18 марта 2025 года из этого документа подлежат авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
