4D 打印软体机器人可以自组装

Cell Press 的研究人员开发了一种新的 4D 打印软体机器人，当加热时可以自组装。它可以执行像向上滚动和在不可预测的景观中导航等任务。

管状原型于 9 月 22 日在 Matter 杂志上发布。

魏锋是中国天津大学的材料科学家，也是论文的首席作者。

“像具有触角的昆虫一样，机器人可以克服小障碍。但是，当障碍太高时，它会转回去，” 魏锋说。”整个过程是自发的，没有人类的干预或控制。”

带有第四维的 4D 打印

机器人最初是一个 3D 打印的液晶弹性体的平面和矩形薄片，这是一种可以拉伸的塑料材料。一旦下面的表面被加热，机器人就会扭曲成一个类似于弹簧的管状。这个机器人之所以被称为 4D 打印，而不是 3D 打印，是因为在外部刺激下形状的变化增加了时间作为第四维。

热表面的接触使材料在机器人形成管状后产生应变。这反过来又使机器人在一个方向上滚动，运动的驱动力非常强大。事实上，它如此强大，以至于机器人可以爬上 20 度的斜坡或承载多达其自身 40 倍的重量。机器人的速度取决于其长度，较长的机器人滚动速度比较短的机器人快。

测试机器人

研究人员让这些机器人执行任务并展示他们的技能，同时被录制。其中包括不同大小的机器人之间的比赛和一个运载手推车的机器人。在这些视频中，机器人还展示了他们如何根据周围环境改变他们的行为。如果机器人遇到具有挑战性的障碍，它可以做出像爬上一步或改变方向等事情。

首席作者魏锋对机器人的行为感到惊讶。

“我们通过 4D 打印将液晶弹性体加工成各种形状的样品，并用光、热和电刺激这些样品以观察它们的反应，” 他说。”除了变形之外，我们发现了许多有趣的驱动现象。”

根据研究人员的说法，这些机器人可以在未来用于执行小型和封闭空间中的任务，例如在管道中。它们还可以在极端条件下运行，例如在极热的表面上。

“我们希望软体机器人不再局限于简单的执行器，它们只能在固定的位置改变形状，” 魏锋说。