3D打印 有骨骼肌腱的机械人手

2023-12-05 4533 兰军 澳门日报

 英国《自然》杂誌日前发表的一项研究成果说,瑞士和美国研究人员首次使用一种新技术,把3D打印与激光扫描和反馈机制相结合,成功打印出具有骨骼、韧带和肌腱的机械人手。这一技术为柔性机械人结构的生产开闢了全新可能性。

 3D打印技术通过将数字模型直接转化为实体物体,可实现从设计到生产的快速转变。与在3D打印中常用的快速固化的塑料材料不同,在这项新研究中,瑞士苏黎世联邦理工学院和美国一家初创企业的研究人员使用了具有较好柔韧度的慢速固化的聚合物材料。

 通常来说,3D打印机逐层打印并在每个固化步骤后刮去表面不规则的部分,但这种打印方式不适用于慢速固化的聚合物材料。在该新研究中,研究人员开发出一种3D打印与激光扫描和反馈机制相结合的新技术,可以快速检查每个打印层的表面不规则情况,实时、精确调整打印下一层时的材料量。利用这一技术,研究人员成功地一次性打印出由不同弹性的聚合物製成的有骨骼、韧带和肌腱的机械人手。

 研究人员表示,这项新技术可以比较容易地将柔软的、具有弹性和刚性的材料结合起来。接下来,他们将利用这项技术探索更多的可能性。

 3D列印技术以前仅限于快速固化塑胶,但现在也适用于慢速固化塑胶。这是科学家利用缓慢固化的硫醇烯聚合物,首次成功一次性列印出一只机械人手。硫醇烯聚合物具有非常好的弹性,弯曲后恢复到原始状态的速度比聚丙烯酸酯快得多。此外,硫醇烯的硬度也可很好地进行微调,以满足柔性机械人的要求。由软材料製成的机械人比传统的金属机械人更具优势。这是由于它们柔软的身体,在与人类一起工作时伤害人类和自身受损的风险均较小,也更适合处理易碎物品。

 科技来源于想像,想像力则是推动人类走向物种最顶端的原动力。软体机械人的自由度其实就是想像力付诸现实的实例。它可以根据人们的需求自由变化,有着极高的灵活性以及与生俱来的高度适应性。毫无疑问,一只拥有骨骼、韧带和肌腱的机械手,在与人类互动方面将更具安全优势,也将在生物工程、救灾救援、医疗领域有着很大的应用前景。

 水 登

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