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    天津大學設計出4D打印的軟體機器人

    2021/09/26中國科學報141

    天津大學材料學專家封偉與合作者設計出一種4D打印的軟體機器人。該原型機是管狀的,能在加熱時自我組裝,并可以承擔挑戰性任務,比如爬坡、在崎嶇不平和不可預知的地形中行進。相關論文9月22日發表于《物質》。

    4D軟體機器人

    軟體機器人(圖中長條形)在實驗中做翻滾、爬坡運動。


    “就像有觸角的昆蟲一樣,機器人可以跨越一個小障礙。但當障礙太高時,它會返回?!闭撐耐ㄓ嵶髡叻鈧フf,“整個過程是自發的,沒有人為干預或控制?!?


    開始時,機器人是一片3D打印液晶彈性體(一種有彈性的塑料材料)扁平矩形薄片。當下表面被加熱時,機器人會自動扭曲,形成一個類似彈簧的小管。在外部刺激下的形狀變化在打印過程中增加了第四個維度——時間,使其成為4D。


    一旦機器人變成一個小管,熱表面的接觸就會在材料中產生應變,導致其向一個方向滾動。這種運動背后的驅動力十分強大,以至于機器人可以爬上20°的斜坡,甚至可以扛起相當于自身重量40倍的重物。而且,機器人的長度影響其速度,長機器人比短機器人滾動得更快。


    “我們通過4D打印將液晶彈性體加工成各種形狀的樣品,并用光、熱和電刺激這些樣品來觀察它們的反應?!彼f,“除了變形,我們還發現了推進現象?!?


    未來,這些軟體機器人可能在管道等狹小、封閉的地方或在200℃的極端條件下工作。



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    關鍵詞: 4D打印 軟體機器人

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