Добавить новость
smi24.net
News in English
Ноябрь
2023

Scientists 3D Print a Complex Robotic Hand With Bones, Tendons, and Ligaments

0

We don’t think twice about using our hands throughout the day for tasks that still thwart sophisticated robots—pouring coffee without spilling when half-awake, folding laundry without ripping delicate fabrics.

The complexity of our hands is partly to thank. They are wonders of biological engineering: Hard skeleton keeps their shape and integrity and lets fingers bear weight. Soft tissues, such as muscles and ligaments, give them dexterity. Thanks to evolution, all these “biomaterials” self-assemble.

Recreating them artificially is another matter.

Scientists have tried to use additive manufacturing—better known as 3D printing—to recreate complex structures from hands to hearts. But the technology stumbles when integrating multiple materials into one printing process. 3D printing a robotic hand, for example, requires multiple printers—one to make the skeleton, another for soft tissue materials—and the assembly of parts. These multiple steps increase manufacturing time and complexity.

Scientists have long sought to combine different materials into a single 3D printing process. A team from the soft robotics lab at ETH Zurich has found a way.

The team equipped a 3D inkjet printer—which is based on the same technology in normal office printers—with machine vision, allowing it to rapidly adapt to different materials. The approach, called vision-controlled jetting, continuously gathers information about a structure’s shape during printing to fine-tune how it prints the next layer, regardless of the type of material.

In a test, the team 3D printed a synthetic hand in one go. Complete with skeleton, ligaments, and tendons, the hand can grasp different objects when it “feels” pressure at its fingertips.

They also 3D printed a structure like a human heart, complete with chambers, one-way valves, and the ability to pump fluid at a rate roughly 40 percent of an adult human’s heart.

The study is “very impressive,” Dr. Yong Lin Kong at the University of Utah, who was not involved in the work but wrote an accompanying commentary, told Nature. 3D inkjet printing is already a mature technology, he added, but this study shows machine vision makes it possible to expand the technology’s capabilities to more complex structures and multiple materials.

The Problem With 3D Inkjet Printing

Recreating a structure using conventional methods is tedious and error-prone. Engineers cast a mold to form the desired shape—say, the skeleton of a hand—then combine the initial structure with other materials.

It’s a mind-numbing process requiring careful calibration. Like installing a cabinet door, any errors leave it lopsided. For something as complex as a robot hand, the results can be rather Frankenstein.

Traditional methods also make it difficult to incorporate materials with different properties, and they tend to lack the fine details required in something as complex as a synthetic hand. All these limitations kneecap what a robotic hand—and other functional structures—can do.

Then 3D inkjet printing came along. Common versions of these printers squeeze a liquid resin material through hundreds of thousands of individually controlled nozzles—like an office printer printing a photo at high resolution. Once a layer is printed, a UV light “sets” the resin, turning it from liquid to solid. Then the printer gets to work on the next layer. In this way, the printer builds a 3D object, layer by layer, at the microscopic level.

Although incredibly quick and precise, the technology has its problems. It isn’t great at binding different materials together, for instance. To 3D print a functional robot, engineers must either print parts with multiple printers and then assemble them after, or they can print an initial structure, cast around the part, and add additional types of materials with desired properties.

One main drawback is the thickness of each layer isn’t always the same. Differences in the speed of “ink,” interference between nozzles, and shrinkage during the “setting” process can all cause tiny differences. But these inconsistencies add up with more layers, resulting in malfunctioning objects and printing failure.

Engineers tackle this problem by adding a blade or roller. Like flattening newly laid concrete during roadwork, this step levels each layer before the next one starts. The solution, unfortunately, comes with other headaches. Because the rollers are only compatible with some materials—others gunk up the scraper—they limit the range of materials that can be used.

What if we don’t need this step at all?

Eyes on the Prize

The team’s solution is machine vision. Rather than scraping away extra material, scanning each layer as it’s printing helps the system detect and compensate for small mistakes in real time.

The machine vision system uses four cameras and two lasers to scan the entire printing surface at microscopic resolution.

This process helps the printer self-correct, explained the team. By understanding where there’s too much or too little material, the printer can change the amount of ink deposited in the next layer, essentially filling previous “potholes.” The result is a powerful 3D printing system in which extra material doesn’t need to be scraped off.

This isn’t the first time machine vision has been used in 3D printers. But the new system can scan 660 times faster than older ones, and it can analyze the growing structure’s physical shape in less than a second, wrote Kong. This allows the 3D printer to access a much larger library of materials, including substances that support complex structures during printing but are removed later.

Translation? The system can print a new generation of bio-inspired robots far faster than any previous technologies.

As a test, the team printed a synthetic hand with two types of materials: a rigid, load-bearing material to act as a skeleton and a soft bendable material to make tendons and ligaments. They printed channels throughout the hand to control its movement with air pressure and at the same time integrated a membrane to sense touch—essentially, the fingertips.

They hooked the hand to external electrical components and integrated it into a little walking robot. Thanks to its pressure-sensing fingertips, it could pick up different objects—a pen or an empty plastic water bottle.

The system also printed a human-like heart structure with multiple chambers. When pressurizing the synthetic heart, it pumped fluids like its biological counterpart.

Everything was printed in one go.

Next Steps

The results are fascinating because they feel like a breakthrough for a technology that’s already in a mature state, Kong said. Although commercially available for decades, just by adding machine vision gives the technology new life.

“Excitingly, these diverse examples were printed using just a few materials,” he added. The team aims to expand the materials they can print with and directly add electronic sensors for sensing and movement during printing. The system could also incorporate other fabrication methods—for example, spraying a coat of biologically active molecules to the surface of the hands.

Robert Katzschmann, a professor at ETH Zurich and an author on the new paper, is optimistic about the system’s broader use. “You could think of medical implants…[or] use this for prototyping things in tissue engineering,” he said. “The technology itself will only grow.”

Image Credit: ETH Zurich/Thomas Buchner








Фестиваль волшебных огней в Ростове-на-Дону

Что важно знать о поступлении в садик на Пресне: советы родителям

В каких случаях стоит вызывать врача‑терапевта на дом?

Кабинет Артиста.


The Federal Reserve’s power: Congress giveth and Congress can taketh away

The surprising reason fewer people are dying from extreme weather

Nvidia’s Jensen Huang hauled before China’s cyber cops to explain ‘backdoor safety risks’ in H20 chips

Is eBay actually sexy again as the ecommerce old-timer’s stock surges to an all-time high?


Anthropic обошла OpenAI и стала лидером среди ИИ-моделей для бизнеса

Куряне стали лауреатами Всероссийского конкурса «Большая перемена»

В РФ возобновили продажи новых кроссоверов Skoda Kodiaq

В Корпоративном университете «ЛокоТех» за первое полугодие 2025 года обучено более 2500 человек и создано 8 новых программ


Girl Rescue 1.0.3.3

If you'd like to see Meta's AI gunk purged from WhatsApp, a new antitrust investigation in Italy might just do the trick

The next survival game from the developers of Green Hell plops you on an alien planet with atmospheric firestorms and a horde of giant spiders

«Деньги не пахнут»: Как Blox World наживается на доверии игроков Roblox



Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


Сергей Собянин: Три новых спортивных кластера появятся в районах Москвы

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Москва: 4 августа ожидается рекордный дождь с осадками до 80 мм

WP: Запад разочарован из-за неэффективности санкций против России


Конфеты с чесноком, царский музей, уроки химии: 7 неожиданных поводов приехать в Тобольск

Ay Yola представляют Россию на "Интервидении": яркие события и планы

Пассажиры первого рейса из Петербурга в аэропорт Геленджика поделились эмоциями

Видео: Скандал в Пентагоне на руку Москве


Сафиуллин проиграл Рууду во втором круге турнира ATP в Торонто

Результата по-прежнему нет: Медведев оступился в Торонто и рискует в ближайшее время покинуть топ-20 рейтинга ATP

Карен Хачанов пробился в четвертьфинал турнира ATP в Торонто

Рахимова уступила Свитолиной во втором круге турнира WTA в Монреале


Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском

Летняя диспансеризация: эксперт рассказал, как быстро улучшить здоровье

Пассажиры первого рейса из Петербурга в аэропорт Геленджика поделились эмоциями

Ay Yola представляют Россию на "Интервидении": яркие события и планы


Музыкальные новости

«Я устал»: умер музыкант The Rolling Stones Флако Хименес

Кабинет Артиста.

В Москве пройдет выставка "ЦветыЭкспо-2025"

«Это сложилось исторически»: Игорь Бутман высказался об уехавших из России артистах


Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Москва лидирует по числу миллионеров: 28 тысяч получают свыше 1 млн рублей

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет


Андрей Рюмин обсудил с руководством дочерних обществ повышение операционной эффективности

Мишустин: 47,37 млрд рублей долгов списаны 8 регионам для развития проектов

Теннисистка Ярослава Барташевич: Спорт полностью меняет характер

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs


В результате ДТП на Волгоградском проспекте в Москве пострадали шесть человек

Шесть человек пострадали в крупной аварии на Волгоградском проспекте в Москве

ДТП на юго-востоке Москвы: пострадали четыре человека, включая пешеходов

Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом


Путин обсудил перспективы развития железнодорожной сети в России

Путин заявил о высокой популярности скоростных железных дорог среди россиян

Путин анонсировал скоростную трассу Москва-Петербург к 2028 году

Путин отметил, что железнодорожники успешно обеспечивают снабжение вооруженных сил


Исследование показывает зависимость между темпами развития COVID-19 и уровнем смертности

Руководитель РФПИ охарактеризовал переписку фон дер Ляйен с Pfizer как позорный инцидент



Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Букин поделился причинами, почему он не придерживается диеты

Ученые выяснили, какие болезни погубили войска Наполеона в 1812 году

«Такие жирные». У мужчины обнаружили страшное заболевание из-за ресторанов


В Киеве показательно вскрыли «гнездо» коррупции: Зеленский устроил целый политический театр


Спелеолог Алексей Акимов: По годовым кольцам сталактитов можно узнать прошлое Земли

Теннисистка Ярослава Барташевич: Спорт полностью меняет характер

Спорткар на воде: сборная Тульская области по гребле выступила на мини-Олимпиаде

Галактионов подвел итог игры с "Нижним Новгородом"



Сергей Собянин открыл просторный переход между станциями Щербинка и Остафьево

Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом

Собянин: 9 и 10 августа Москва отметит День физкультурника

Сергей Собянин. Главное за день


Московский зоопарк ищет неродственную "невесту" для манула Тимоши

В Грозном планируют возвести предприятие по переработке отходов

Конец истории: тополиный пух может навсегда исчезнуть из Москвы

"Роскосмос" продемонстрировал изображение циклон, спровоцировавшего грозу в Москве


В Дербенте из-за падения ветки возле мечети погибла туристка

Кедми – о провале Трампа: Надавить на БРИКС не вышло. "Страшные" тарифы оказались выстрелом в молоко

Пассажиры первого рейса из Петербурга в аэропорт Геленджика поделились эмоциями

На Солнце произошла самая мощная за полтора месяца вспышка уровня М2.9


Архангельская область. СМИ зовут прокуроров в дорогу

В администрации муниципального образования «Городской округ «Город Нарьян-Мар» выявлены нарушения законодательства о противодействии коррупции

Институт развития Интернета поддержал мультимедийный просветительский проект холдинга «ЕвроМедиа» о героях и событиях, которые сформировали образ Русского Севера и продолжают вдохновлять поколения

Бизнесмен из Подмосковья пытался испортить деньгами честного нарьянмарца


Цены на новостройки в июле 2025 года: Севастополь лидирует, Симферополь чуть отстаёт

Задержка поездов в Крым и из Крыма: свежие данные

Задержка поездов в Крым и из Крыма – актуальные данные

В пути следования задерживаются поезда «Таврия», сообщили в пресс-службе компании-перевозчика "Гранд Сервис Экспресс"


Москва. Народная приемная КПРФ. Депутат Госдумы Сергей Обухов про продолжающиеся «битвы» за нацпарк «Лосиный остров»: старая «горячая дорожная точка» в Королеве

Кедми – о провале Трампа: Надавить на БРИКС не вышло. "Страшные" тарифы оказались выстрелом в молоко

В Дербенте из-за падения ветки возле мечети погибла туристка

На матче «Зенит» - ЦСКА зафиксирован рекорд по посещаемости














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *