Science子刊封面：可溶于水的機(jī)器人見過(guò)嗎？明膠和糖3D打印而成

來(lái)源：量子位

有這么一個(gè)能溶于水的機(jī)器人，最近登上了Science子刊，還是封面：

沒(méi)錯(cuò)，就是身上裝了壓力感應(yīng)器，可用游戲手柄操控的正經(jīng)軟體機(jī)器人：

能360°轉(zhuǎn)圈，也能自主推開大鐵球：

但放入水中，兩天左右就能完全融化：

嗯……或許是因?yàn)檫@個(gè)機(jī)器人是由糖、檸檬酸、甘油一類的可食用原材料3D打印而成的，咂吧一口融化后的水，可能還有點(diǎn)甜味兒……

而這種材料最多可重復(fù)打印5次，同時(shí)還能保持70%以上的初始性能指標(biāo)。

對(duì)于每天都要產(chǎn)生超過(guò)10萬(wàn)噸科技垃圾的現(xiàn)代社會(huì)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一碗價(jià)值千金的糖水了。

可溶解的機(jī)器人

先來(lái)看看打印這樣一個(gè)機(jī)器人所需的配料表：

糖漿，7克
檸檬酸，1克
甘油，9克
去離子水，4克
明膠粉，6.66克

將糖漿加熱到60°，然后將檸檬酸和甘油溶解在去離子水中，再倒入糖漿攪拌，最后加入明膠粉，讓其浸泡至少24小時(shí)。

然后將上述混合物在85℃的烤箱中加熱1小時(shí)15分鐘，并在真空下的行星攪拌機(jī)中混合3.5分鐘，得到均勻的溶液。

也就是一種特殊的生物凝膠“墨水”。

得到的這種墨水擁有300%的可拉伸性，可以進(jìn)行全方位的運(yùn)動(dòng)，彎曲角度最高是74°，可以拉伸到原來(lái)的6倍。

檸檬酸的加入則調(diào)節(jié)了pH值以防止細(xì)菌生長(zhǎng)，這使得這種材質(zhì)在污水中也能幾天之內(nèi)就完全酶解。

然后先打印一個(gè)柱狀物：

機(jī)器人的一個(gè)特征就是“可感知變化作出反應(yīng)“，所以接下來(lái)是打印一個(gè)可拉伸的波導(dǎo)（Waveguide）傳感器：

打印出來(lái)的長(zhǎng)條看上去像一個(gè)沒(méi)有包層的“數(shù)據(jù)傳輸線”，只不過(guò)這條線在附在上述柱狀物表面后，可以準(zhǔn)確得感知其變形情況：

通過(guò)這種高精度的傳感器網(wǎng)絡(luò)，就能實(shí)時(shí)獲取執(zhí)行器的彎曲狀態(tài)，感知到與周圍物體的接觸事件的信息。

于是，當(dāng)研究者們加入了一些簡(jiǎn)單的這搜索和擦拭程序時(shí)，這種材料的軟體機(jī)器人就能自主地定位其周圍的障礙物，并通過(guò)推動(dòng)將其移除。

就像開頭所展示的推走大鐵球一樣。

這種材料所帶來(lái)的高度可重復(fù)性，更自由的彎曲程度、更高的靈敏度將使得軟體機(jī)器人能更好地應(yīng)用在手術(shù)工具、康復(fù)設(shè)備、抓手、行走和游泳機(jī)器上。

作者介紹

論文一作A. HEIDEN來(lái)自?shī)W地利的約翰·開普勒林茨大學(xué)，目前為軟體物質(zhì)物理（Division of Soft Matter Physics）部門的一員：

論文：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abk2119#