麻省理工學(xué)院3D打印變形機(jī)器人，可通過磁體波來控制運(yùn)動(dòng)

麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)并3D打印了一系列柔軟的機(jī)械小動(dòng)物，它們的運(yùn)動(dòng)可以通過一個(gè)磁體波來控制，就像沒有琴弦的木偶一樣。周三在“自然”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，磁控結(jié)構(gòu)是由一個(gè)光滑的環(huán)組成，這個(gè)環(huán)可以起皺，一個(gè)長管擠壓閉合，一張可以折疊的薄片和一個(gè)可以爬行的蜘蛛狀“抓取器”快速滾動(dòng)，跳躍，并快速捕捉傳球。它甚至可以直接包裹在一個(gè)小藥丸周圍，并將其攜帶穿過一張桌子。

研究人員從一種新型3D打印墨水制造出每種結(jié)構(gòu)，并在其中注入了微小的磁性顆粒。然后，他們在3D打印機(jī)的噴嘴周圍安裝了一個(gè)電磁鐵，當(dāng)墨水通過噴嘴進(jìn)入時(shí)，導(dǎo)致磁性粒子擺動(dòng)成單一方向。通過控制結(jié)構(gòu)中各個(gè)部分的磁性取向，研究人員能夠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和設(shè)備，幾乎可以瞬間轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的地層，甚至可以移動(dòng)，因?yàn)楦鱾�(gè)部分都會(huì)對外部磁場做出響應(yīng)。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系和土木與環(huán)境工程系Noyce職業(yè)發(fā)展教授Xuanhe Zhao說該小組的技術(shù)可用于制造磁控生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。例如，我們可以在血管周圍放置一個(gè)結(jié)構(gòu)來控制血液的抽吸，或者使用磁鐵來引導(dǎo)裝置通過胃腸道拍攝圖像，提取組織樣本，清除堵塞或者將某些藥物輸送到具體位置。你可以設(shè)計(jì)，模擬和打印，以實(shí)現(xiàn)各種功能。

這種類型的技術(shù)被稱為軟啟動(dòng)裝置，水凝膠裝置在溫度或pH變化時(shí)膨脹;形狀記憶聚合物和液晶彈性體在充足的刺激如熱或光下變形。麻省理工學(xué)院表示，這些類型的軟啟動(dòng)裝置往往響應(yīng)緩慢，并在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)改變形狀。Kim說：“沒有理想的候選人可以在像人體這樣的封閉空間里執(zhí)行軟機(jī)器人，你可以在這里完成某些任務(wù)。這就是為什么我們認(rèn)為這種磁致動(dòng)的理念是非常有希望的，因?yàn)樗�快速，有力，身體健康，并且可以遠(yuǎn)程控制�！�

該團(tuán)隊(duì)并沒有制造出具有相同，均勻取向的磁性顆粒的結(jié)構(gòu)，而是采用不同方向的磁性顆粒排列了各個(gè)部分。當(dāng)暴露于外部磁場時(shí)，每個(gè)部分應(yīng)以不同的方式移動(dòng)，這取決于其粒子響應(yīng)于磁場而移動(dòng)的方向。憑借全新的3D打印方法，研究人員可以在打印過程中通過改變環(huán)繞打印機(jī)噴嘴的電磁鐵的方向打印結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分并調(diào)整特定部分中的磁性顆粒的方向。

該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種物理模型，用于預(yù)測印刷結(jié)構(gòu)在磁場下如何變形。麻省理工學(xué)院開發(fā)的其他設(shè)備包括一組“拉脹”結(jié)構(gòu)，可快速收縮或沿兩個(gè)方向擴(kuò)展。他們還印制了一個(gè)嵌有電路和紅色和綠色LED燈的環(huán)，以編程的方式控制亮與滅。人們可以設(shè)計(jì)自己的結(jié)構(gòu)和領(lǐng)域模式，使用模型進(jìn)行驗(yàn)證，并打印出來以啟動(dòng)各種功能，磁場的復(fù)雜信息可以進(jìn)行編程，人們甚至可以打印出智能機(jī)器人�！�

來源：中國3D打印網(wǎng)