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              Science子刊封面:可溶于水的機器人見過嗎?明膠和糖3D打印而成

              3D打印動態(tài)
              2022
              03/01
              17:48
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              來源:量子位

              有這么一個能溶于水的機器人,最近登上了Science子刊,還是封面:



              沒錯,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……或許是因為這個機器人是由糖、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,可能還有點甜味兒……

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

              對于每天都要產(chǎn)生超過10萬噸科技垃圾的現(xiàn)代社會來說,可以說是一碗價值千金的糖水了。

              可溶解的機器人

              先來看看打印這樣一個機器人所需的配料表:

              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。

              然后將上述混合物在85℃的烤箱中加熱1小時15分鐘,并在真空下的行星攪拌機中混合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)行全方位的運動,彎曲角度最高是74°,可以拉伸到原來的6倍。

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

              然后先打印一個柱狀物:




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


              打印出來的長條看上去像一個沒有包層的“數(shù)據(jù)傳輸線”,只不過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:



              通過這種高精度的傳感器網(wǎng)絡(luò),就能實時獲取執(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單的這搜索和擦拭程序時,這種材料的軟體機器人就能自主地定位其周圍的障礙物,并通過推動將其移除。

              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、行走和游泳機器上。

              作者介紹

              論文一作A. HEIDEN來自奧地利的約翰·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#







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