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2017-07-04 14:33来源:无穷俱乐部 【无穷栏目】无穷是搜狐科技推出的原创栏目，探索科学及泛科技领域的知识点，用有趣的方式与大家分享，交流。我们将在无穷探秘的栏目中给大家深度讲解最新的科学技术。 科幻小说变为现实的速度越来越快，然而工程师的设计依然受到工艺的限制。目前3D打印的技术虽然足以打印复杂的机器人部件，还不具备保证大量生产的质量稳定性。 从传统的折纸工艺中得到启发，即使轻薄如纸，通过剪切和折叠，2D的纸质就能够轻易变成3D的造型。同时，因为3D结构之间相互的受力作用，这一形状可以固定不变。类似的，将平面的刚性材料通过激光切割，再按照规定纹理折叠，就像小时候折纸一样，可以形成三维造型的折纸机器人。未来，如果需要大规模生产这种机器人，只需要根据模板纹理大量制版即可。 从这个理论到实践，需要解决的挑战主要在于材料：材料本身需要足够硬质，最终固定住所需要的折叠程度，支撑任务所需要的物理互动；有需要有一定的可折叠延展性能，能够从二维弯曲变为三维；如果需要多次在原始平面和立体折叠结构中变换，最好还能够有记忆性质。一般来说，高分子聚乙烯塑料可以作为这种机器人的主体。 2015年，MIT发布Untethered Miniature Origami Robot。折叠前的机器人可以看作是一张夹芯板，直播，外层是聚苯乙烯，中间层则是聚氯乙烯，也就是常说的塑料。通过激光将外层片材的相对侧的狭缝切割成不同宽度，当中间层聚氯乙烯加热收缩时，开奖，会迫使外层狭缝较窄的边缘靠在一起，片材也会朝相反的方向弯曲。启动后受热折叠，折叠后大小大约1.7cm，可以完成行走、游泳、推动小障碍物等动作。 机器人的驱动力来自一个电磁线圈动力系统。磁场以15Hz的固定频率开关，使得机器人前后摇摆，这样就能前后腿摇摆前进。 除了动力马达之外，其他的部件材料都是可以降解的。这也提供了未来的更多畅想。例如，可以通过微型机器人进入人体送药，完成任务后在体内降解。 同一时段，哈佛大学也开发出类似的机器人，可以在四分钟之内，从蝴蝶型的纸板变成机器人的形状，可以在不借助人力的情况下，自行前进和转弯。因为纸板情况下，机器人可以通过狭小的区域，用于灾后抢救和运送物资。 最新的NASA新型空间探测机器人，轮子仿照河豚的身体构造3D打印，可以像折纸一样折叠以及压缩自身的大小，通过蓝牙远程操控，可以在不同的地面、斜坡以及障碍物上通过和翻越。 在这一阶段的软性机器人研发中，主要考虑的是基本的固态机器人形态，不过在实际的复杂操作中，同时需要机器人关节的动态形态变化，达到更复杂的机械功能。 宾夕法尼亚的Cynthia Sung教授致力于设计可运动的软性材料关节。 基本的几个形态中，图左的关节可以在一定角度中摆动，中间的关节，可以在二维角度伸展和摇摆，图右的关节，可以通过旋转折叠伸长和缩短。未来，Sung教授和她的团队会通过算法的帮助更快速地设计可运动的关节。 清华大学化学系目前正在开发一种高分子材料，从百叶窗的折叠方式中得到启发，研发出通过光照改变延展程度的材料，进而改变机器人手臂的臂展长度。 最近，波兰华沙大学的科学家研制出一种15mm的微型机器人。这一机器人的特殊之处同样在于：在光源的照射下的形态改变，同时可以用光照推动机器人的运动。机器人由液晶弹性体（LCEs）制成，LCEs暴露在可见光下时会发生形状的改变。如果感受到外界的光源，机器人的形状就会发生改变，变成履带一样，有了光的照射其身体也会相应的收缩进而推动身体进行移动。 通过对光源的控制，该机器人能完成各种特殊的任务，例如爬陡坡、钻进极其狭小的空间，可以移动比它个头大10倍的物体。 软体机器人在安全和功能性方面都有刚性机器人所不具有的优势，这一领域也慢慢成为机器人领域的主要研究和发展方向。 (责任编辑：本港台直播) |