可溶于水的機器人見過嗎？明膠和糖3D打印而成，現登Science子刊封面

博雯 2022-03-01 14:00:56 來源：量子位

溶于水后還能用5次

博雯發自凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

有這么一個能溶于水的機器人，最近登上了Science子刊，還是封面：

沒錯，就是身上裝了壓力感應器，可用游戲手柄操控的正經軟體機器人：

能360°轉圈，也能自主推開大鐵球：

但放入水中，兩天左右就能完全融化：

嗯……或許是因為這個機器人是由糖、檸檬酸、甘油一類的可食用原材料3D打印而成的，咂吧一口融化后的水，可能還有點甜味兒……

而這種材料最多可重復打印5次，同時還能保持70%以上的初始性能指標。

對于每天都要產生超過10萬噸科技垃圾的現代社會來說，可以說是一碗價值千金的糖水了。

可溶解的機器人

先來看看打印這樣一個機器人所需的配料表：

糖漿，7克

檸檬酸，1克

甘油，9克

去離子水，4克

明膠粉，6.66克

（乍看還以為在做什么好吃的

）

將糖漿加熱到60°，然后將檸檬酸和甘油溶解在去離子水中，再倒入糖漿攪拌，最后加入明膠粉，讓其浸泡至少24小時。

然后將上述混合物在85℃的烤箱中加熱1小時15分鐘，并在真空下的行星攪拌機中混合3.5分鐘，得到均勻的溶液。

也就是一種特殊的生物凝膠“墨水”。

得到的這種墨水擁有300%的可拉伸性，可以進行全方位的運動，彎曲角度最高是74°，可以拉伸到原來的6倍。

檸檬酸的加入則調節了pH值以防止細菌生長，這使得這種材質在污水中也能幾天之內就完全酶解。

然后先打印一個柱狀物：

機器人的一個特征就是“可感知變化作出反應“，所以接下來是打印一個可拉伸的波導（Waveguide）傳感器：

打印出來的長條看上去像一個沒有包層的“數據傳輸線”，只不過這條線在附在上述柱狀物表面后，可以準確得感知其變形情況：

通過這種高精度的傳感器網絡，就能實時獲取執行器的彎曲狀態，感知到與周圍物體的接觸事件的信息。

于是，當研究者們加入了一些簡單的這搜索和擦拭程序時，這種材料的軟體機器人就能自主地定位其周圍的障礙物，并通過推動將其移除。

就像開頭所展示的推走大鐵球一樣。

這種材料所帶來的高度可重復性，更自由的彎曲程度、更高的靈敏度將使得軟體機器人能更好地應用在手術工具、康復設備、抓手、行走和游泳機器上。

論文一作A. HEIDEN來自奧地利的約翰·開普勒林茨大學，目前為軟體物質物理（Division of Soft Matter Physics）部門的一員：

論文：
https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abk2119#