無(wú)人機(jī)福音：MIT科學(xué)家開(kāi)發(fā)出能減震的可編程3D打印材料

　　無(wú)人機(jī)愛(ài)好者們都知道，現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)最大的問(wèn)題之一就是它很容易摔壞。這主要是因?yàn)樗鼈儧](méi)有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置。不過(guò)，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(kāi)發(fā)出了一種3D打印軟材料的新方法，可以讓無(wú)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。

　　據(jù)了解，研究人員們使用是一種被稱(chēng)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健?/p>

　　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(jiàn)下面的視頻)。

　　“這種沖擊力的削減可以防止一架無(wú)人機(jī)在撞到地面上時(shí)轉(zhuǎn)子折斷或者斷開(kāi)。”CSAIL主任Daniela Rus說(shuō)，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(chēng)，這種皮膚讓機(jī)器人或者無(wú)人機(jī)的著陸精確度提升了四倍，而且類(lèi)似的避震裝置也可以幫助延長(zhǎng)運(yùn)輸無(wú)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(guó)舉辦的IEEE/RSJ智能機(jī)器人與系統(tǒng)國(guó)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。

　　您可能會(huì)認(rèn)為，這不就是常見(jiàn)的減震材料嗎?有什么了不起的?但是市面上類(lèi)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(guò)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(lèi)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(lái)逐層沉積不同材料的滴液，然后用UV光來(lái)固化這些非液體材料。

　　研究人員介紹說(shuō)，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(cè)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(lái)作為推動(dòng)該方塊機(jī)器人的彈簧。

　　“通過(guò)將多種材料結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)材料無(wú)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(shuō)，他也是《3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)》一書(shū)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(chēng)，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(guò)減輕機(jī)器人身上電機(jī)帶來(lái)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(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金(NSF)的資助。