美国加州大学洛杉矶分校的一组工程师开发了一种新的 3D 打印技术和设计策略，可以一步构建机器人。 这项新研究展示了如何构建机器人以及如何行走、机动和跳跃，该研究发表在《Science》杂志上。
突破性的3D打印技术
这项新技术涉及一种具有多种功能的工程活性材料(即“超材料”)的3D打印过程。它能同时制造出操作机器人所需的整个机械和电子系统。在这个“元机器人”被3D打印出来后，它可以进行运动、推进、传感和决策。
印刷材料由感官、移动和结构元素的内部网络组成，这些元素在编程后会自行移动。由于这个内部网络集中在一个地方，剩下要做的就是生产一个单独的外部组件——为机器人供电的小电池。
Rayne是这项研究的首席研究员，也是美国加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院土木与环境工程以及机械与航空航天工程的副教授。
Rayne说：“我们设想，这种智能机器人材料的设计和打印方法将有助于实现一类自主材料，可以取代目前制造机器人的复杂组装过程，复杂的运动、多种模式的感知和可编程的决策能力都紧密结合在一起，它类似于一个由神经、骨骼和肌腱协同工作来执行受控运动的生物系统。”
潜在的应用
该团队集成了车载电池和控制器，制造出完全自主的3D打印机器人。每一个机器人都有指甲大小，据Rayne教授介绍，这种新方法可能会导致生物医学机器人的新设计。其中一种生物医学机器人可能是一种游动机器人，它可以在血管附近自主导航，将药物输送到体内的目标位置。
3D打印机器人的另一个应用是将它们送到危险的环境中，比如倒塌的建筑，在那里成群的机器人可以进入狭小的空间，这些超能力机器人可以评估威胁水平并协助救援工作。
这是机器人领域的一个重大突破，因为目前大多数机器人都需要一系列复杂的制造步骤来构建它们，而这个过程会导致机器人更重、更笨重、更弱。
为了开发这种新方法，该团队依赖于一类复杂的晶格材料，这些材料会随着电场的变化而改变形状和方向。它们还可以在物理力的作用下产生电荷。
开发新型机器人材料
该团队开发的机器人材料只有一便士的大小，由帮助它们弯曲、扭曲、膨胀、收缩或高速旋转的结构元素组成。除此之外，该团队还发布了一种可用于设计机器人材料的方法，使用户能够创建自己的模型。
Hauchen Cui是该研究的第一作者，也是加州大学洛杉矶分校的增材制造和超材料实验室的博士后。
Hauchen Cui说：“这使得驱动元件可以精确地布置在整个机器人中，以便在各种类型的地形上进行快速、复杂和扩展的运动，有了双向压电效应，机器人材料还可以自我感知它们的扭曲，通过回声和超声波发射探测障碍物，以及通过反馈控制回路对外部刺激做出反应，从而决定机器人如何移动、移动的速度和向哪个目标移动。”
该团队使用这种方法构建了三个不同的元机器人，展示了不同的能力:
- 能在s形角落和随机设置障碍的元机器人
- 能在接触碰撞时逃跑的元机器人
- 元机器人可以在崎岖的地形上行走并进行小跳跃
这种新的3D打印技术将在机器人领域发挥重要作用，有助于使这种机器人的建造效率将更加高效。
原文链接：https://www.unite.ai/breakthrough-3d-printing-technique-builds-robots-in-one-step/
