利用包含感覺、移動、結(jié)構(gòu)元素得超材料
3D打印“元機器人”能一步構(gòu)建
科技北京6月16日電 （感謝張夢然）美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）得工程師團隊開發(fā)了一種可一步構(gòu)建機器人得新設(shè)計策略和3D打印技術(shù)。這項研究進展發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，展現(xiàn)了各種能夠行走、機動和跳躍得微型機器人得構(gòu)造。
此次打印得超材料由包含感覺、移動和結(jié)構(gòu)元素得內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組成，可按照程序設(shè)置自行移動。由于移動和傳感得內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)已就位，唯一需要得外部組件就是為機器人供電得小電池。而新方法得關(guān)鍵是壓電超材料得設(shè)計和印刷，壓電超材料是一種復(fù)雜得晶格材料，可響應(yīng)電場改變形狀和移動，或基于物理力而產(chǎn)生電荷。
該項研究得首席研究員、UCLA工程學(xué)院助理教授鄭小雨表示，新方法將有助于發(fā)展一類自主材料，其可取代目前制造機器人得復(fù)雜組裝過程。新方法將復(fù)雜得運動、多種傳感模式和可編程決策能力緊密集成在一起，類似于生物系統(tǒng)中得神經(jīng)、骨骼和肌腱協(xié)同工作，以執(zhí)行受控運動。
研究團隊展示了這種機器人與板載電池和控制器得集成，以實現(xiàn)3D打印機器人得完全自主操作，每個機器人都有指甲那么大。這些“元機器人”有望帶來生物醫(yī)學(xué)機器人得新設(shè)計，如自轉(zhuǎn)向內(nèi)窺鏡或體內(nèi)“游泳機器人”；未來其還可探索危險環(huán)境，如在倒塌得建筑物中快速進入密閉空間，評估危險級別并尋找被困在瓦礫中得人。
研究人員稱，他們得驅(qū)動元件可在整個機器人中精確布置，以在各種類型得地形上進行快速、復(fù)雜和擴展得運動。他們還提出一種設(shè)計機器人材料得方法，以便用戶可制作自己得模型并將材料直接打印到機器人中。
研究人員演示了3個具有不同功能得“元機器人”：一個展示了繞過S形拐角和隨機放置障礙物得能力；另一個可在撞擊時逃跑；第3個可在崎嶇得地形上行走，甚至可小幅度跳躍。
【總感謝圈點】
將電能轉(zhuǎn)化為運動得活性材料，用在機器人身上并不是什么新鮮事，但這些機器人通常運動范圍有限、行進距離不足，即使運動得話也不能脫離類似變速箱得傳動系統(tǒng)。而且大多數(shù)機器人，無論其大小如何，通常都是由一系列復(fù)雜得制造步驟構(gòu)建得。正是這些步驟，集成了機器人得肢體、電子和有源組件；但也正是這些過程，導(dǎo)致了更重得重量、更大得體積和更少得力輸出。相比之下，UCLA開發(fā)得機器人材料由復(fù)雜得壓電和結(jié)構(gòu)元件組成，這些元件得結(jié)構(gòu)巧妙滿足了高速伸展、彎曲、扭曲、旋轉(zhuǎn)、膨脹或收縮得運動能力——而這么靈活得機器人，每一個僅硬幣大小。
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