由3D打印油墨制成的纸张机器人可以按指令折叠或压平

由3D打印油墨制成的纸张机器人可以按指令折叠或压平

几个月前,卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的一组研究人员利用3D打印技术,创建了一系列令人印象深刻的自折叠3D对象。如今,这项技术背后的研究人员又研制出了一种纸质机器人,这种机器人由导电3D打印材料和纸张制成,当电流施加时,这种纸可以折叠并展开。


由纸和3D打印执行器制成的机器人抓取器

“我们正在重新发明这种非常古老的材料,”人类计算机交互研究所(HCII)助理教授,变形物质实验室主任姚立林说,她与她的团队一起开发了这种方法。 “驱动真正将纸张变成了另一种媒介,一种兼具艺术和实用功能的媒介。”

诀窍是3D打印材料polylactide,一种具有形状记忆行为的热塑性塑料。这与携带电流的石墨烯结合,制成3D打印的“墨水”。

为了制造纸质机器人,研究人员采用了FDM 3D打印机,并在普通纸上作为执行器3D打印了0.5mm的导电油墨层。然后他们在160华氏度的烤箱中加热。一旦从烘箱中取出,将纸张弯曲或折叠成所需形状并使其冷却,这将是纸张的默认形状。然后将电引线连接到致动器上,并且操作者使用电流加热致动器,使热塑性塑料膨胀并因此使纸张变直。删除电流后,纸张将自动返回其默认形状。

“大多数机器人 - 甚至那些用纸制成的机器人 - 都需要外部电机,”CMU制造期货计划研究员王冠云说。 “我们不这样做,这创造了新的机会,不仅仅是机器人技术,还包括互动艺术、娱乐和家庭应用。”


由卡内基梅隆大学人机交互研究所开发的纸张驱动技术,由普通纸制成的人造含羞草叶子对人体触摸有反应

为了展示艺术潜力,今年6月,中国杭州浙江大学的一场研讨会上,50多名学生利用纸张驱动技术创作了精美的弹出式书籍,其中包括对梵高的《星空》(Starry Night)和《向日葵》(Sunflowers)等著名艺术品的诠释。

姚说,研究人员正在改进这种方法,改变打印速度或热塑性塑料线的宽度,以实现不同的折叠或弯曲效果。据报道,他们还开发了可以控制纸张执行器的打印触摸传感器,手指滑动传感器和弯曲角度检测器的方法。

姚和她的团队希望通过使用更导热的纸张和开发用于执行机构的打印丝来加速执行。用于纸张的相同驱动器也可用于塑料和织物。

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