加州大學(xué)洛杉磯分校的工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的設(shè)計(jì)策略和3D打印技術(shù)，可以一步一步地機(jī)器人化。這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究展示了各種微型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，它們可以行走、移動(dòng)和跳躍。
打印的超材料由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組成，包括感覺(jué)、移動(dòng)和結(jié)構(gòu)元素，可以由程序設(shè)置。由于移動(dòng)和感應(yīng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)到位，唯一需要的外部組件是一個(gè)小型電池來(lái)為機(jī)器人供電。新方法的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)和印刷壓電超材料。壓電超材料是一種復(fù)雜的晶格材料，它可以響應(yīng)電場(chǎng)而改變形狀和移動(dòng)，或者根據(jù)物理力產(chǎn)生電荷。
加州大學(xué)洛杉磯分校工程學(xué)院助理教授鄭曉宇表示，這項(xiàng)研究的首席研究員表示，新方法將有助于開(kāi)發(fā)一種獨(dú)立的材料，可以取代目前制造機(jī)器人復(fù)雜的組裝過(guò)程。新方法將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)、各種傳感器模式和可編程決策能力緊密結(jié)合，類(lèi)似于生物系統(tǒng)中的神經(jīng)、骨骼和肌腱控制運(yùn)動(dòng)。
研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了3D打印機(jī)器人的完全自主操作，展示了機(jī)器人與機(jī)載電池和控制器的集成，每個(gè)機(jī)器人都像釘子一樣大。這些超機(jī)器人有望從轉(zhuǎn)向內(nèi)窺鏡或體內(nèi)游泳機(jī)器人等生物醫(yī)學(xué)機(jī)器人的新設(shè)計(jì)；未來(lái)還可以通過(guò)快速進(jìn)入倒塌建筑內(nèi)的密閉空間，評(píng)估危險(xiǎn)等級(jí)，尋找被困在廢墟中的人，探索危險(xiǎn)環(huán)境。
研究人員表示，為了在各種地形上做出快速、復(fù)雜和延伸的運(yùn)動(dòng)，他們的驅(qū)動(dòng)部件可以在整個(gè)機(jī)器人中精確排列。他們還提出了一種設(shè)計(jì)機(jī)器人材料的方法，讓用戶可以自己制作模型，并將材料直接打印到機(jī)器人中。
研究人員展示了三個(gè)具有不同功能的超機(jī)器人:一個(gè)展示了繞過(guò)S角和隨機(jī)放置障礙物的能力；另一個(gè)可以在碰撞中逃脫；第三個(gè)可以在崎嶇的地形上行走，甚至可以跳一點(diǎn)。