3D打印“元机器人”可一步建成

来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)的工程师团队开发了一种新的设计策略和3D打印技术，可以一步到位地制造机器人。研究进展发表在《科学》杂志上，展示了能够行走、机动和跳跃的各种微型机器人的结构。

这次打印的超材料由包含感觉、运动和结构元素的内部网络组成，可以根据程序设置自行移动。由于移动和传感的内部网络已经就绪，唯一需要的外部组件是一个小电池来为机器人供电。新方法的关键是压电超材料的设计和印刷。压电超材料是一种复杂的晶格材料，可以响应电场而改变形状和移动，或者基于物理力产生电荷。

该研究的首席研究员、加州大学洛杉矶分校工程学院助理教授郑晓宇表示，新方法将有助于开发一类独立材料，可以取代目前制造机器人复杂的组装过程。新方法紧密结合了复杂运动、多种传感模式和可编程决策能力，类似于生物系统中神经、骨骼和肌腱的协调工作来执行受控运动。

研究团队演示了这种机器人与机载电池和控制器的集成，以实现3D打印机器人的完全自主操作，每个机器人都像钉子一样大。这些“元机器人”有望带来生物医学机器人的新设计，如自转向内窥镜或体内“游泳机器人”；未来，它还可以探索危险的环境，例如快速进入倒塌建筑物中的密闭空间，评估危险等级和寻找被困在瓦砾中的人。

据研究人员介绍，他们的驱动元件可以精确地排列在整个机器人中，以在各种类型的地形上做出快速、复杂和扩展的运动。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“元机器人”:一个展示了绕过S形拐角并随机放置障碍物的能力；另一个可以在撞上的时候躲开；第三个可以在崎岖的地形上行走，甚至可以轻微跳跃。记者张据

在机器人上使用电能作为运动的活性物质并不是什么新鲜事，但这些机器人通常运动范围有限，行进距离不足，即使运动也无法像变速箱一样脱离传动系统。此外，大多数机器人，无论大小，通常都是通过一系列复杂的制造步骤制造而成的。正是这些步骤整合了机器人的肢体、电子设备和主动组件；但正是这些过程导致了更重的重量，更大的体积，更少的力量输出。相比之下，加州大学洛杉矶分校开发的机器人材料由复杂的压电和结构元件组成。这些元素的结构巧妙地满足了——的高速拉伸、弯曲、扭转、旋转、膨胀或收缩能力，机器人是如此的灵活，每一个都只有硬币大小。