3D技术助力具备自折叠功能的软体机器人

　　为了演示一种制造兼容、可控机器人结构体的全新方法，研究人员构建了一个能够自主折叠的兔子、金枪鱼和海星的3D模型。这些构造物浸泡在热水之后，会从平面形式上折叠起来。

　　在过去的几年时间里，越来越多人开始关注那些具有自建功能的机器人。当你需要制作高精度机器人的时候，这种功能会非常受用，你会发现，如今不少机器人都是呈现软体且具兼容性的。

　　当然，我们或许会觉得软体机器人适合3D打印，但是在实际情况下，它们通常是使用高度可变形的材料制作的，这些材料可以靠自己的行为改变，而不是专门铸模来制作，当然，铸模是一件冗长乏味且烦人的事。

　　Cynthia Sung之前曾是麻省理工学院Daniela Rus团队的一员，如今已经成为了宾夕法尼亚大学的一名教授。本周二，在机器人与自动化大会（ICRA）上，他展示了一个制造兼容且可控机器人结构体的全新方法，并称之为附加自折叠技术。

　　受到折纸手工的启发，该技术可以利用具备自折叠功能的2D材料创造3D形状，而你所需要做的，就是把它们放进热水里即可。

　　基本上，你需要先设计好一个对象的3D模型，然后使用软件把对象转化成为很多不同的层，而且每一层都需要和对应的上一层及下一层联系在一起，但是却要有一点折叠皮瓣。一旦你已经准备好了所有的设计，你就可以使用一个乙烯切割机在一个聚脂薄膜和聚氯乙烯的“三明治”上打印出来。

　　在折叠之前，你首先得到的可能会是一个你期待所创建的3D对象连接横截面的、又长又瘦的条带，但是一旦你把它放进到一个接近沸腾的热水里，聚氯乙烯（PVC）就会受热，然后每一个部位都会被收缩，然后只需短短几秒钟，就能变成预先设定好的形状。

　　不仅如此，该软件还有另一个功能，可以在设计对象内加入一种所谓”对抗性“（使用的是和钓鱼线一样的原材料），这样的效果就是，当一侧被压扁，另一侧就会被弹起，从而形成一个受控曲线。

　　这些研究人员使用了能够自我附加折叠功能的解决方案，制造了一个完整的海星模型（下图a），这个模型拥有靠伺服电机控制的腱体，允许其执行不同的云端（下图 b-g）。

　　研究人员还能够使用该技术设计和制造一个非常复杂的机器人海星，在它的五条腿（或是五个首笔）中，每一个都使用了四个螺丝来驱动两个维度云端。制作每一个海星的腿大约只需要50分钟，你真的不需要考虑太多它的运动范围。通过将肌腱组合在一起，所有的腿就能依靠六个舵机控制，朝着顺时针或是逆时针方向弯曲，同时也能将组合中的两条或三条腿向上或向下弯曲。

　　在这个时候，你是不是想到了一个其他用例场景？没错！如果把这个解决方案应用到一个五指操控器上，而不是设计一个海星，相比会发挥更大的用途。

　　利用这个解决方案，制造相对复杂的机器人，特别是当你需要制造一些对重量和体积有要求限制的机器人情况下（比如制造一些在太空旅行获行星探测条件下使用的机器人），整个制造速度会变得更快，而且也会更加简单。
 

　　把软体机器人丢进热水里，它就能自己折叠

　　你所要做的，只需携带一些材料和切割器，然后把你所需要的机器人设计好，甚至可以把他们“压扁”然后要用的时候一打印，即可使用。

　　当然，在整个过程中最耗时间的一部分，可能就是处理肌腱部分，这可能需要一个人力，同时大约占用大约一半的制造时间。不过，研究人员正在探索在制造过程中嵌入肌腱的相关解决方案，虽然这种方法可能会让整个流程变得有一点复杂，但是却能让整体制造速度获得显著提升。