3D打印軟機器人使用形狀記憶聚合物向前和向退
魔猴君 行業資訊 2563天前
去年11月，蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的研究人員發表了一項研究，解釋了形狀記憶聚合物如何成為制造適應性材料的催化劑，這種材料一旦加熱就會恢復到原來的形狀。該研究小組在試驗中使用了3D打印、可編程設計和熱粘彈性超材料，Kristina Shea教授和她的博士生（Tim）Chen為實驗開發了3D打印形狀記憶聚合物條帶。
活動結構的形狀變換。 [圖片：蘇黎世聯邦理工學院，2017年]
現在，Shea教授和她的團隊已經與加州理工學院的研究人員合作，在3D打印和軟機器人的概念研究的新證據中使用這些條帶。研究小組創建了一種3D打印的迷你潛艇，不需要推進劑，電源或引擎。Shea教授解釋說：“我們工作的主要內容是，我們已經開發出了一種全新的有前途的推進裝置，它完全可以3D打印，可以調節并且無需外部電源。”
該團隊為游泳機器人開發了一種新的推進概念，他們利用水中的溫度波動來劃槳。使用多材料3D打印機制作7.5厘米的微型潛水艇，該潛水艇配備了雙槳驅動的雙穩態推進元件。這個元素是由Shea教授和Chen的兩個形狀記憶聚合物觸發的，它們在溫水中膨脹，像肌肉一樣為機器人提供動力。最近在PNAS雜志（美國國家科學院院刊）上發表了一篇關于3D打印潛艇的論文，題為“利用柔軟，無束縛機器人定向推進”。
一個簡單的迷你潛艇與兩個槳。 [圖片：Tim Chen，蘇黎世聯邦理工學院）
軟機器人的主要挑戰之一是將致動，控制，推進和傳感集成在一個機制中，如果迷你潛水艇的水被加熱，膨脹的肌肉會導致雙穩態元件卡住，從而觸發槳沖程。盡管未來研究人員相信他們可以3D打印具有多個執行器的復雜游泳機器人，但微型潛水艇的每個執行元件都可以在進行必要的手動重新編程之前完成一次槳沖程。
該團隊目前的3D打印機器人可以一次性向前劃槳，釋放一枚硬幣，然后以相反方向沖程回到起始點，它通過感應水中的溫度變化來完成所有這些。通過改變形狀記憶聚合物肌肉的幾何形狀，科學家們可以定義觸發順序 ，薄聚合物帶將更快響應，因為它們在溫水中加熱速度更快。
未來，這款3D打印游泳軟體機器人可能會進一步發展成為探索海洋的低功率船只;此外，科學家還可以使用對環境因素（如水的鹽度或酸度）產生反應的形狀記憶聚合物。
網譯自：3dprint.com
來源：中國3D打印網
