多合一3D打印方法实现一步构建机器人，还可跑跳和自主决策

南极熊导读，大多数机器人，无论大小，通常都需要一系列复杂的制造流程，该过程汇集了肢体、电子设备和有源组件。因此，将原本不属于一体的零件组合到一起后，导致它们质量重、体积大和力量不足。能否考虑使用3D打印技术将它们一体会化？

2022年6月19日，南极熊获悉，加州大学（UCLA）的工程师，开发了一种新的设计策略和3D打印技术，可以实现一步构建可以行走、机动和跳跃的微型机器人。

△由UCLA工程师开发的3D打印“元机器人”，可以行走、机动和跳跃

突破性的3D打印工艺
制造这种微型机器人所需的整个机械和电子系统，仅通过一种新型3D打印工艺，即可实现一次成型。由于采用一种具有多种功能的工程活性材料或“超材料”，一旦3D打印出来后，“元机器人”就可以执行不同的任务——推进、运动、传感和自我决策。

打印出来的超材料大致可分为传感、移动和结构单元组成，这些元素在被编程后会自行移动。由于移动和传感的内部网络已经建成，唯一需要的是一个外部组件，为机器人供电的小电池。

△一种3D打印的压电超材料晶格，构成了UCLA开发的“元机器人”的基础

潜在的应用
首先，每个机器人都有指甲那么大，该团队在该机器人内部，集成了一个板载电池和控制器，可实现3D打印机器人的完全自主控制。据研究人员称，该方法可能会改变为现有生物医学机器人的设计方式，例如自转向内窥镜或微型血管机器人，它们可以通过导航到达血管内指定地点并发射超声波，从而在体内特定目标部位输送药物。

另外，在其他领域，元机器人还可以执行危险环境下的探测任务，例如倒塌的建筑物，机器人可以快速进入密闭空间，并评估安全级别，最终可用于被困人员搜救工作。

开发新的机器人材料
加州大学洛杉矶分校开发的一体化方法的关键点是，设计和打印压电超材料，据说，这种新材料可以根据电场改变形状和移动。机器人材料由复杂的压电和结构元件组成，这些元件旨在高速弯曲、弯曲、扭曲、旋转、膨胀或收缩。该团队还提出了一种可用于设计机器人材料的方法，使用户能够创建自己的模型，并将材料直接打印到机器人中。

△该研究已发表在《科学》杂志上，获得更多资料可查看《本体感知三维架构超材料机器人的设计和打印》（点我传送门）

该研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校郑氏增材制造，和超材料实验室的博士后崔华晨说：“这使得驱动元件可以在整个机器人中精确布置，它最终可用于各位地形商的快速、复杂和扩展的运动。”

他补充道：“借助双向压电效应，超材料还可以自我感知它们的扭曲，通过回声和超声波探测障碍物，并通过反馈控制回路对外部刺激做出反应，该反馈回路可决定机器人如何移动，控制速度以及向哪个目标移动。”

使用他们的新技术，研究人员构建并展示了三个具有不同功能的元机器人。一个机器人自主避开随机放置它周围的障碍物，另一个机器人可以在接触撞击时逃脱，而第三个机器人可以在崎岖的地形上行走，甚至可以小幅度跳跃。

这种新的3D打印技术，未来将在机器人领域发挥重要作用，有助于使此类机器人的高速发展。