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3D打印“元机器人”能一步构建

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  加州大学洛杉矶分校的工程师团队开发了一种新的设计策略和3D打印技术,可以一步一步地机器人化。这项发表在《科学》杂志上的研究展示了各种微型机器人的结构,它们可以行走、移动和跳跃。

  打印的超材料由内部网络组成,包括感觉、移动和结构元素,可以由程序设置。由于移动和感应的内部网络已经到位,唯一需要的外部组件是一个小型电池来为机器人供电。新方法的关键是设计和印刷压电超材料。压电超材料是一种复杂的晶格材料,它可以响应电场而改变形状和移动,或者根据物理力产生电荷。

  加州大学洛杉矶分校工程学院助理教授郑晓宇表示,这项研究的首席研究员表示,新方法将有助于开发一种独立的材料,可以取代目前制造机器人复杂的组装过程。新方法将复杂运动、各种传感器模式和可编程决策能力紧密结合,类似于生物系统中的神经、骨骼和肌腱控制运动。

  研究团队实现了3D打印机器人的完全自主操作,展示了机器人与机载电池和控制器的集成,每个机器人都像钉子一样大。这些超机器人有望从转向内窥镜或体内游泳机器人等生物医学机器人的新设计;未来还可以通过快速进入倒塌建筑内的密闭空间,评估危险等级,寻找被困在废墟中的人,探索危险环境。

  研究人员表示,为了在各种地形上做出快速、复杂和延伸的运动,他们的驱动部件可以在整个机器人中精确排列。他们还提出了一种设计机器人材料的方法,让用户可以自己制作模型,并将材料直接打印到机器人中。

  研究人员展示了三个具有不同功能的超机器人:一个展示了绕过S角和随机放置障碍物的能力;另一个可以在碰撞中逃脱;第三个可以在崎岖的地形上行走,甚至可以跳一点。