蘭州化物所多材料3D打印免裝配柔性驅(qū)動器研究獲進展

   近年來，各種水凝膠材料、合金材料以及基于碳納米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)等的復(fù)合物材料相繼在驅(qū)動研究中得到應(yīng)用，并且制備出了類似于毛毛蟲、魚和花朵等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀的仿生驅(qū)動器件。然而，由于很多仿生器件形狀復(fù)雜，且多數(shù)需要多種材料組合才能實現(xiàn)驅(qū)動、運動等特定功能，如何構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及解決多材料組件的裝配等問題仍是仿生驅(qū)動研究領(lǐng)域一個具有挑戰(zhàn)性的課題?！　　　《嗖牧?D打印先進制造技術(shù)為此提供了簡便易行的解決方案。日前，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所材料表面界面課題組借助3D打印技術(shù)在計算機輔助設(shè)計(CAD)、自由制造加工和器件成型方面的優(yōu)勢，采用多材料3D打印構(gòu)筑了含有磁性和非磁性部分的分段組合的免裝配柔性驅(qū)動器，實現(xiàn)了彎曲、變形與運送貨物等功能?！　　　⊙芯咳藛T在發(fā)展了具有磁性的柔性3D打印光敏樹脂的基礎(chǔ)上，通過改進數(shù)字化光處理(DLP)成型的3D打印機，使其能夠在垂直方向上將兩種或多種光敏樹脂進行自由切換，發(fā)展了雙(多)材料3D打印技術(shù)，從而實現(xiàn)了含有磁性和非磁性部分的驅(qū)動器件免裝配一次成型制造。力學(xué)測試和SEM分析證明，磁性和非磁性兩種樹脂之間具有很好的結(jié)合力，并且能夠進行有效的磁場驅(qū)動。作為概念驗證，研究人員使用此技術(shù)打印制作了一個能夠遠程控制的抓取器，并且進行了抓取、傳送以及釋放的功能驗證。這種簡單通用的多材料3D打印技術(shù)將能夠很好地拓展3D打印在遠程控制釋放與柔性機器人等方面的應(yīng)用。　　　　該工作近期在線發(fā)表在Adv. Mater. Interfaces(2017, DOI: 10.1002/admi.201700629)上。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃及蘭州化物所人才和“一三五”重點培育項目的資助和支持?！　　　【庉孅c評　　　　目前，機器人領(lǐng)域大多采用大力矩、高剛度的伺服電機作為驅(qū)動器，通過精確的伺 服控制使外骨骼在步行過程中準(zhǔn)確跟蹤預(yù)定義的關(guān)節(jié)角度軌跡，實現(xiàn)穩(wěn)定步行。但是，要想真正使機器人盡可能的類似于人的行為，必須提高其行走能量效率及其環(huán) 境適應(yīng)性。