3D打印的磁性網(wǎng)格“機器人”可浮動、彎曲和按需抓取

文：環(huán)球網(wǎng)&cnBeta

近日，北卡羅萊納州立大學的研究人員發(fā)明了3D打印的柔性網(wǎng)狀機器人，因其柔軟的外形，又叫做軟機器人。這種軟機器人的結(jié)構(gòu)可以通過施加磁場來控制，從而漂浮在水面上。它們可以在水面上抓取小物體，所以有潛力模仿生活在水面上的生物。這些柔軟的結(jié)構(gòu)是3D打印的，并嵌入了磁性顆粒，可以拉伸和壓縮以抓取和移動小物體。

為了創(chuàng)造這種結(jié)構(gòu)，研究人員先制造了一種“墨水”，它是由液態(tài)硅酮結(jié)合而成的，它產(chǎn)生的“均質(zhì)復(fù)合觸變性膏體”類似于普通牙膏，這種牙膏很容易被擠出管子，但在牙刷上保持形狀不會滴落。據(jù)南極熊了解，為了制造這些“機器人”網(wǎng)格，該團隊首先混合了由硅微珠、液體硅，水和重要的羰基鐵顆粒制成的“墨水”。隨后這些東西可以被3D打印成各種網(wǎng)狀，然后在烤箱中固化，形成柔軟、柔韌的結(jié)構(gòu)。這些“機器人”可以像昆蟲一樣漂浮在水面上。

研究人員使用一臺3D打印機，將膏體塑造成網(wǎng)狀的圖案。然后把這些圖案在烤箱中固化，形成靈活的硅酮結(jié)構(gòu)，最后通過磁場的應(yīng)用來控制拉伸和變形。

為了控制結(jié)構(gòu)，團隊可以改變磁場，上下調(diào)整強度或令其打開和關(guān)閉。例如，打開該磁場可能會導致網(wǎng)格朝向一端碾壓，然后在再次關(guān)閉該區(qū)域時彈回到其原來的尺寸。通過改變網(wǎng)格的大小和形狀，團隊能夠為各種目的創(chuàng)建一些不同的“機器人”設(shè)計。在一個例子中，研究人員制造了一種彈簧形式的抓取器，其一端帶有“抓手”。當磁場接通時，彈簧部分聚集起來，用它拖動“抓手”。通過打開和關(guān)閉，研究人員能夠?qū)ⅰ白ナ帧鄙斐?，抓住一個小鋁球并將其拖入。

在另一個例子中，研究人員制作了一張大而平的薄片，中間有更多“線”。當磁場打開時，網(wǎng)狀物朝向中心收縮，使其在其表面上保持一滴水。但是關(guān)掉磁場，網(wǎng)狀物伸展到它的全尺寸，讓液滴落入下面的水中。該設(shè)計可以允許液體運輸，并可根據(jù)需要混合使用。

“這項研究顯示了3D打印和柔性機器人相結(jié)合的新興領(lǐng)域的能力，”該研究的通訊作者Orlin Velev表示。“就目前而言，這是柔性機器人執(zhí)行器的早期概念驗證。”

他們在一份主題為先進材料技術(shù)的特刊上，展示了他們?nèi)绾文軌蛟O(shè)計出這種軟性結(jié)構(gòu)的，并演示了它們在水上漂浮時的使用展示，以及如何地收縮和抓取物體。不得不說，這項研究顯示了3D打印技術(shù)和智能機器人相科技相結(jié)合，來開創(chuàng)新興領(lǐng)域的能力。

該研究發(fā)表在《先進材料技術(shù)》雜志上。

來源：環(huán)球網(wǎng)&cnBeta