蓋世汽車訊 想像一下，無需電子設備，只需添加一盒壓縮氣體，機器人就可以直接從3D印表機中“走”出來，並且使用單一材料一次性列印完成。據外媒報導，這正是加州大學聖地牙哥分校（University of California San Diego）生物啟發機器人實驗室的機器人專家們所開發的機器人。相關研究成果已發表在期刊《Advanced Intelligent Systems》。

圖片來源：University of California San Diego

為開發這種3D列印機器人，研究人員致力於使用最簡單的技術：台式3D印表機和現成的印表材料。這種設計方法不僅堅固耐用，而且成本低廉——每個機器人的製造成本約為20美元。

加州大學聖地牙哥分校機械與航空航太工程系教授、該論文的資深作者Michael Tolley表示：“這是一種完全不同的機器製造方式。”這些機器人可用於電子設備無法正常工作的場景，例如在強輻射區域進行科學偵察、災難回應或太空探索。

研究人員在實驗室中測試了這些機器人，結果表明，只要它們連接到恆定氣壓的氣源，就可以連續運行三天。研究團隊還展示了這些機器人可以在戶外使用壓縮氣體罐作為動力源自由行走，並在草地和沙地等不同表面上行進，甚至可以在水下行走。

研究人員的目標不僅是設計出添加氣源后即可3D列印的機器人，還要使用柔性軟材料實現這一點。Tolley解釋說：“這些機器人沒有使用研究人員通常使用的任何傳統剛性元件。”相反，它們由簡單的3D列印材料製成。

研究人員最大的挑戰在於設計出一種能同時包含人造肌肉和控制系統的結構，且全部由同一種軟性材料通過單次列印成型。該研究由Tolley研究團隊中的博士後Yichen Zhai領導，他們改良了此前用於製造無電子元件機械手的3D列印技術，並最終製造出六足機器人。Zhai表示：“我們在完全自主行走的機器人領域邁出了一大步。”

為驅動機器人運動，該研究團隊創建了一個氣動振蕩電路，用於控制軟執行器的重複運動，類似於驅動機車蒸汽發動機的機制。該電路通過在兩組三條腿之間交替適時提供氣壓來協調六條腿的運動。機器人的腿能夠以上下、前後四個自由度運動，從而使機器人能夠直線行走。

研究人員的下一步研究包括尋找在機器人內部存儲壓縮氣體的方法，並使用可回收或可生物降解的材料。研究人員還在探索為機器人添加機械手等操縱器的方法。

Tolley實驗室通過與巴斯夫公司（BASF）的加州研究聯盟（CARA）合作，測試了可用於標準3D印表機的各種軟材料。他們測試的一些高端材料尚未商業化，但研究人員也成功使用現成的標準材料成功列印了機器人。