3D打印技术在竞赛机器人制作中的应用分析

摘要：本文简单介绍了3D打印技术，它与普通打印机的技术原理一样，仅打印材料有所不同。3D打印机将逐层堆叠打印材料，最终将3D模型变成真实物体，主要用于智能电器，模型，乐器，工业零件，汽车零件，手板，建筑等领域。作为具有投资价值的前沿技术之一，3D打印具有许多优势，可以更加逼真生动还原设计对象的原始外观，使其在质量改善方面更符合标准。最后，分析了打印技术在竞赛机器人制作中的应用过程，包括设计步骤，打印过程和组装过程。

关键词：竞赛机器人;3D打印技术;制作应用

中图分类号：TP242;TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0158-01

目前，充满挑战的仿生机器人竞赛非常流行， 包含复杂的动力学系统，涉及机械，电子，仿生，材料，智能等领域的比赛，可以训练大学生的脑力和动手能力。作為一个高度综合的前沿学科，机器人的研究是一个热门的研究方向。如今变得越来越先进的3D打印技术，其应用已遍及建筑，医药，工业设计，汽车，教育，智能制造，文化等领域。本文介绍了3D打印技术在机器人制造中的应用，以进一步了解3D打印技术的功效。

1 3D打印技术

所谓的3D打印机与日常生活中使用的可以打印由计算机设计的平面物体的普通打印机的工作方式相同，因为分层处理的过程与喷墨打印非常相似，与普通打印机的技术原理一样，但是打印材料有所不同。普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机是一种可以“打印”真实3D对象的设备，包含金属，陶瓷，塑料，沙子等不同的“打印材料”[1]。在打印机与计算机连接后，金属粉末，沙子，塑料，陶瓷等这些真实的原材料——“印刷材料”可以通过计算机建立控制的3D模型输入3D打印机后逐层叠加，打印机将对模型进行切片和分层，冷却后最终可以将计算机上的蓝图变成真实的物体，打印玩具车，打印各种模型甚至是食物等物理对象。一般来说之所以将其称为“打印机”，是指该打印技术称为3D打印技术。用于3D打印的原材料在一定温度下，将计算机设置好打印机的各种参数后，选择低密度，高强度和高韧性的3D打印机就可以打印。打印机将逐层堆叠打印材料，最终将3D模型变成真实物体。

作为成型过程中非常重要的工艺技术，3D打印机技术，也称为快速原型技术，这项仅适用于大规模工业制造而不适合家庭使用的技术，主要使用特定强度的激光点对点聚焦来照射光固化材料的表面，以便完成一层上的打印工作，完成一层之后，进行下一层这样，最终产品就完成了。3D打印技术目前广泛主要用于智能电器，模型，乐器，工业零件，汽车零件，手板，建筑，航空航天，医疗设备，陶瓷卫浴，动画手工等领域。[2]

2 3D打印技术与机器人关系

3D打印和机器人通常像“母子”，这是很多人对机器人的许多3D打印的研究成果的形象表述。3D打印如何扮演机器人的创造者和守护者的角色：3D打印可以创建并保护机器人的具有高强度，透明性，耐高温，耐潮和防水功能的外壳，而可以提高机器人的安全性和准确性的机器人可以“反哺” 3D打印。金石3D打印技术有限公司开发的一种延长工艺品，手机，家用电器和运动鞋使用寿命的液态光敏树脂材料，有了这种皮肤，3D印刷为机器人的制造和维护做出了巨大贡献，机器人着陆的精度将提高近四倍，仅如此，还减少了对机器人的损害。因此，提高了3D打印效率的机器人把操作“反馈”其创建者和监护人。尽管3D打印在商品生产中无所不能，但3D打印和自动生产的一大阻力是在打印过程中仍然消耗大量的人力和物力，无论是3D打印制造机器人还是操作3D打印的机器人，无需太大人工成本成为一项重要课题。有一家名叫金石3D打印技术有限公司，使用SLA立体光刻3D打印机完成零件的打印，带来了互补的优势和功能增强的良好效果，这些技术的集成似乎已经解决了这个问题。

随着科学技术的深入研究，3D打印具有许多优势，无疑成为了具有投资价值的前沿技术之一，与传统方式相比，改变了智能制造的许多方面。3D打印最显着的优势之一就是最大程度地逼真生动还原设计对象的原始外观，即使零件形状复杂的汽车零件，人像模型，智能机器人或者家用电器等。智能机器人经常使用许多不同材质的小螺钉和细丝，当使用3D打印制造时也具有显着的优势，可以有效地保证小零件中的细丝和螺钉的松紧度，使其在质量改善方面更符合标准。时代的发展允许高科技开发越来越多的新方法和新产品，并进入并改善人们的生活。

3 3D打印技术在竞赛机器人制作中的应用过程

3.1设计步骤。机器人设计可以使用3D建模软件，计算出机器人受力部位的刚度，大小和运动范围，成功组装成使它具有灵活性和可移动性以及独立越过某些障碍的能力，满足设计要求。

3.2 3D打印过程。首先，在相关软件中建立零件模型，在模拟印刷平台上将所有小尺寸的零件加载到打印界面，调整每个零件的位置和角度，使用与3D打印机匹配的切片和打印软件打印。其次，对零件模型进行切片和分层，在空间允许的情况下一次打印多个实体，但是要确保印刷塑料纤维的方向与零件的受力方向保持一致。第三，在软件自动检查和修复模型后，将计算机连接到打印机启动打印机，当打印机喷嘴和热床预热到设定温度时，打印即将开始。

3.3按照步骤组装印刷，打磨和抛光机器人所需的零件，然后按照程序组装零件。

参考文献：

[1]刘顶，李露瑶，肖沽，于添馨，陈烨，陈斌，王华平.3D打印PEI成型工艺对制品力学性能的影响[J].塑料，2018，47（6）：94-97.

[2]袁夫全，杨立宏.基于wifi的无线3D打印机控制器设计[J].电子技术（上海），2015，0（12）：79-81.

作者简介：白亚雯（1989-）女，硕士，助教，主要从事智能制造、控制工程等研究。