能減震的可編程3D打印材料

寂靜天花板

無人機(jī)愛好者們都知道,，現(xiàn)在的無人機(jī)最大的問題之一就是它很容易摔壞。這主要是因?yàn)樗鼈儧]有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置,。不過，本周麻省理工學(xué)院（MIT）計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的科學(xué)家們開發(fā)出了一種3D打印軟材料的新方法,，可以讓無人機(jī)或機(jī)器人更安全,、精確地移動(dòng)，并能夠提高其耐用性,。

研究人員們使用是一種被稱為“可編程粘彈性材料（PVM）”的新型材料,，該材料可以使用戶對(duì)3D打印對(duì)象的每個(gè)部分進(jìn)行編程，以獲得自己想要?jiǎng)偠群蛷椥运�平�?

比如,，在3D打印了一個(gè)能夠借助彈跳移動(dòng)的方塊機(jī)器之后,，研究人員就為它裝備了這種能夠減震的“皮膚”，這種皮膚可以將傳導(dǎo)到地面的能量削減到只有1/250（見下面的視頻）,。

“這種沖擊力的削減可以防止一架無人機(jī)在撞到地面上時(shí)轉(zhuǎn)子折斷或者斷開,。”CSAIL主任Daniela Rus說,，他是該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)任人和一篇相關(guān)論文的共同作者,。“這些材料也使我們可以3D打印出具有粘彈屬性的機(jī)器人,�,！�

研究人員們稱，這種皮膚讓機(jī)器人或者無人機(jī)的著陸精確度提升了四倍,，而且類似的避震裝置也可以幫助延長運(yùn)輸無人機(jī)的使用壽命,。據(jù)悉，相關(guān)研究論文將會(huì)于下周在韓國舉辦的IEEE/RSJ智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會(huì)議正式發(fā)布,，其作者包括Rus及其3個(gè)博士后——主要作者 Robert MacCurdy和Jeffrey Lipton,、第三作者Shuguang Li。

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您可能會(huì)認(rèn)為,，這不就是常見的減震材料嗎,？有什么了不起的？但是市面上類似的橡膠或者塑料等減震材料其屬性和提供的阻尼水平都是固定的，如果要根據(jù)特定的要求進(jìn)行自定義的話,，不僅很耗時(shí),，成本也非常高昂。

對(duì)此,，該研究團(tuán)隊(duì)提出的解決方法就是3D打印,。通過在設(shè)計(jì)中加入具有不同機(jī)械性能的材料，3D打印技術(shù)就能夠讓用戶根據(jù)對(duì)象不同部分的確切需要對(duì)材料進(jìn)行“編程”,。

那么,，他們是怎么做的呢？借助一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機(jī),，該團(tuán)隊(duì)使用一種固體,、一種液體和一種被叫做TangoBlack +的柔性橡膠類材料打印出了該方塊機(jī)器人及其皮膚。他們使用一種噴墨技術(shù)來逐層沉積不同材料的滴液,，然后用UV光來固化這些非液體材料,。

研究人員介紹說，該方塊機(jī)器人由一個(gè)剛性軀體,、兩個(gè)馬達(dá),、一個(gè)微控制器、電池和慣性測量單元傳感器組成,。此外,，研究人員還使用了四層環(huán)形金屬帶來作為推動(dòng)該方塊機(jī)器人的彈簧。

“通過將多種材料結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)單個(gè)材料無法實(shí)現(xiàn)的屬性,，這項(xiàng)研究大大擴(kuò)展了3D打印可能的應(yīng)用范圍,。”哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)教授Hod Lipson評(píng)論說,，他也是《3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)》一書的作者,。“最重要的是,，如今他們能夠僅用一次打印作業(yè)就做到這一點(diǎn),�,！�

Rus稱,，這種可編程粘彈性材料（PVM）可以用于許多其他防護(hù)用途，包括減震的跑步鞋和帽子等,。而且,，通過減輕機(jī)器人身上電機(jī)帶來的震動(dòng)，PVM不僅能夠保護(hù)像攝像機(jī)和傳感器這樣的靈敏部件,，而且也能使機(jī)器人更易于控制,。”

這項(xiàng)研究得到了美國國家自然科學(xué)基金（NSF）的資助。