3d打印的机器人具有防震皮肤

看过无人机视频或《太空堡垒》(BattleBots)一集的人都知道，机器人会崩溃——通常是因为它们没有合适的衬垫来保护自己。

但本周，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员将提出一种3d打印软材料的新方法，该方法能使机器人在行动中更安全、更精确，并可用于提高无人机、电话、鞋子、头盔等设备的耐用性。

该团队的“可编程粘弹性材料”(PVM)技术允许用户将3d打印对象的每个单独部分编程成他们想要的精确刚度和弹性水平，这取决于他们需要的任务。

例如，在3d打印出一个可以跳跃移动的立方体机器人后，研究人员给它配备了减震“皮肤”，它只消耗传输到地面的能量的1/250。

CSAIL项目主管丹妮拉•罗斯(Daniela Rus)表示:“这种减少完全不同于防止无人机的旋翼折断，或防止传感器在落地时破裂。”罗斯负责监督该项目，并与人合写了一篇相关论文。“这些材料让我们能够制造出具有粘弹性的3d打印机器人，用户可以在打印时输入这些材料，作为制造过程的一部分。”

这些外壳还能让机器人的着陆精度提高近四倍，这表明类似的减震器可以用来延长送货无人机的寿命，比如亚马逊(Amazon)和谷歌正在开发的送货无人机。

这篇新论文将于下周在韩国举行的IEEE/RSJ智能机器人与系统国际会议上发表。它是由Rus与三位博士后共同撰写的:主要作者Robert MacCurdy和Jeffrey Lipton，以及第三作者李曙光。

给事情泼冷水

设置阻尼器有很多原因，从控制钢琴的音调，到保持汽车轮胎在地面上，再到保护像无线电发射塔这样的结构不受暴风雨的影响。

最常见的阻尼材料是“粘弹”，如橡胶和塑料，具有固体和液体性质。粘弹性材料价格便宜，结构紧凑，容易找到，但通常只在特定尺寸和特定阻尼水平下才能买到，因为定制它们非常耗时。

该团队意识到，解决方案是3d打印。通过在设计中加入不同力学性能的材料，3d打印允许用户对材料进行“编程”，以满足他们对物体每个部分的精确需求。

利普顿说:“使用现有的制造方法很难定制软物体，因为你需要进行注塑或其他一些工业过程。”“3d打印开辟了更多的可能性，让我们提出这样一个问题:‘我们能做出以前不能做出的东西吗?’”

该团队使用标准的3d打印机，使用一种固体、液体和一种叫做TangoBlack+的柔性橡胶状材料来打印立方体和它的表皮。PVM过程与Rus之前的3d打印机器人工作相关，用喷墨打印机一层一层地沉积不同材料的液滴，然后用紫外线固化非液体。

立方体机器人包括一个刚体、两个电机、一个微控制器、电池和惯性测量单元传感器。四层环形金属条作为推动立方体的弹簧。

哥伦比亚大学的工程学教授、《制造:3d打印的新世界》一书的合著者之一的Hod Lipson说:“通过将多种材料结合在一起来获得基本材料范围之外的性能，这项工作突破了打印的极限。”“最重要的是，能够在单一印刷作业中实现这一点，提高了增材制造的门槛。”

Rus说PVMs还可以有很多其他的保护用途，包括减震跑鞋和头盔。例如，通过抑制机器人马达带来的运动，PVMs不仅能够保护相机和传感器等敏感部件，还能让机器人更容易控制。

“能够对一个物体的不同区域进行编程，对于像头盔这样的东西来说具有重要的意义，”麦克科迪说。“你可以让某些部件的材料让你的头部舒适地休息，而其他的减震材料则用于最有可能在碰撞中受到影响的部分。”