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由紙?jiān)斓木罊C(jī)器人,你被驚艷到了嗎?
2018-09-05
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       眾所周知,一旦你觸碰到含羞草的葉子,它就會(huì)像害羞一般,立刻收縮葉子,聚成一團(tuán)。對于沒有大腦的生物體來說,這是一種令人驚訝的反應(yīng)。 現(xiàn)在,有種機(jī)器人也和含羞草類似。
       卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員已研發(fā)出了一種看似簡單的制動(dòng)器(用于機(jī)器人移動(dòng)的電機(jī)的特殊術(shù)語)。這個(gè)制動(dòng)器是由導(dǎo)電的3D打印材料和紙制成。從涂有油墨的材料導(dǎo)上電,然后使其變形,從而產(chǎn)生平穩(wěn)的動(dòng)作。當(dāng)然,這肯定不是最堅(jiān)硬的制動(dòng)器,但是紙做的制動(dòng)器也能很好地在機(jī)器人領(lǐng)域開辟出自己的一片天。



       訣竅就是聚乳酸(也稱聚丙交酯),它是一種提供形狀記憶的熱塑性塑料。與攜帶電流的石墨烯相結(jié)合,從而制成3D打印的“墨水”。當(dāng)打印機(jī)在紙上留下墨水后,研究人員將紙放入160華氏度(71.11攝氏度)的烤箱中。當(dāng)他們把紙拿出來后,可以將其彎曲成他們希望材料在紙張靜止時(shí)“記住”的默認(rèn)形狀。
       當(dāng)研究人員施加電力時(shí),它會(huì)產(chǎn)生熱量,從而激活熱塑性塑料并使其軟化。隨著熱塑性塑料現(xiàn)在更具有延展性,紙張的自然硬度會(huì)使其變得平坦。因此,當(dāng)施加電流時(shí),研究人員的手指伸直一點(diǎn),然后當(dāng)熱塑性塑料冷卻和硬化時(shí),紙張就會(huì)恢復(fù)到更彎曲的默認(rèn)形狀,從而抓住物體。當(dāng)沒有熱源時(shí),它會(huì)回到默認(rèn)狀態(tài)。幫助研發(fā)該系統(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)師說:“基本上來說,它會(huì)變得更硬,并且,由于形狀記憶效應(yīng),它會(huì)再把紙拉起來。”
       研究人員還可以修改系統(tǒng)以響應(yīng)人的觸摸。手指將改變微控制器檢測到的電路電容。使用像這樣的觸敏致動(dòng)器,如果受到干擾,“機(jī)械植物”可以自行折疊,就像自然界中的含羞草一樣。這個(gè)團(tuán)隊(duì)還制作了一盞燈,當(dāng)它的垂直紙張支持變形時(shí),它可以通過觸摸來打開并改變形狀。
       不過,恢復(fù)到默認(rèn)形狀并不會(huì)特別快。一旦移除電熱源,熱塑性塑料必須進(jìn)行空氣冷卻以使其變硬并呈現(xiàn)固定形狀。因此,并不是熱塑性塑料的3D打印“墨水”,它可能是多孔的。研究人員說:“你可以想象到,如果它是多孔的,空氣就可以更快地進(jìn)出。”



       當(dāng)然,另一個(gè)缺點(diǎn)是紙張不是最堅(jiān)硬的材料。它還有一個(gè)令人討厭的特點(diǎn):易著火,這可能意味著紙張制動(dòng)器在制造機(jī)器人方面不會(huì)發(fā)揮太大作用。
       但是,它們能與人類更好地相處。而且它們在任何情況下都非常便宜。

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