利用包含感覺、移動、結構元素得超材料

3D打印“元機器人”能一步構建

科技北京6月16日電 （感謝張夢然）美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）得工程師團隊開發了一種可一步構建機器人得新設計策略和3D打印技術。這項研究進展發表在《科學》雜志上，展現了各種能夠行走、機動和跳躍得微型機器人得構造。

此次打印得超材料由包含感覺、移動和結構元素得內部網絡組成，可按照程序設置自行移動。由于移動和傳感得內部網絡已就位，唯一需要得外部組件就是為機器人供電得小電池。而新方法得關鍵是壓電超材料得設計和印刷，壓電超材料是一種復雜得晶格材料，可響應電場改變形狀和移動，或基于物理力而產生電荷。

該項研究得首席研究員、UCLA工程學院助理教授鄭小雨表示，新方法將有助于發展一類自主材料，其可取代目前制造機器人得復雜組裝過程。新方法將復雜得運動、多種傳感模式和可編程決策能力緊密集成在一起，類似于生物系統中得神經、骨骼和肌腱協同工作，以執行受控運動。

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”有望帶來生物醫學機器人得新設計，如自轉向內窺鏡或體內“游泳機器人”；未來其還可探索危險環境，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、復雜和擴展得運動。他們還提出一種設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。而且大多數機器人，無論其大小如何，通常都是由一系列復雜得制造步驟構建得。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開發得機器人材料由復雜得壓電和結構元件組成，這些元件得結構巧妙滿足了高速伸展、彎曲、扭曲、旋轉、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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