3D打印機器人的手指居然會“出汗”

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這隻3D打印的手有著用液壓控制的手指,可以通過“出汗”來降溫。

3D打印機器人的手指居然會“出汗”

圖自CORNELL UNIVERSITY

康奈爾大學的研究人員離製造更像人類的機器人又近了一步。然而,這項創新可能是你意料之外的:一種柔軟的機器肌肉,可以通過“揮汗如雨”來調節溫度。

正如《科學機器人》所報道的,該團隊認為,這是構建完美的高功率機器人的關鍵一步。出汗機器人能夠長時間運行,卻不會過熱。金屬機器人是優秀的熱導體,能夠快速散熱。但軟機器人無法做到這一點,因此團隊不得不集思廣益,採用不同的方法。

來自Facebook現實實驗室的研究科學家T.J. Wallin在一份聲明中說道:“出汗能力是人類最顯著的特徵之一。流汗可以利用水分的蒸發快速散熱,並在環境溫度以下冷卻。因此,生物學為我們的工程師提供了卓越的指導。”

手指執行器採用3D打印和液壓供能,可以抓取物品。它們由兩種水凝膠材料製成:聚-N-異丙基丙烯酰胺的基層包裹在一層有孔的聚丙烯酰胺凝膠之中。之所以選擇這些材料,是因為它們能保持水分,並對溫度做出反應。

當手指溫度達到30℃時,基礎層會發生收縮反應,將水從頂層微米大小的孔隙中擠出來。蒸發的效率很高,其表面溫度只需要30秒就可以下降21℃,這比人類的效率高出三倍。當風扇的風吹過混合物時,它們的冷卻速度是原來的六倍。蒸發過程還冷卻了手指執行器所持有的物體。

Wallin稱:“這個策略的最大部分是基於材料本身的熱調節性能。我們不需要傳感器或是其他的組件來控制出汗率。當局部溫度上升到一定程度時,毛孔會自行打開和關閉。”

雖然這個結果令人興奮,但這只是第一步。汗水會使機器人手部溼滑,因此團隊正在研究手部材料的紋理,以改善握力。出汗時,機器人的移動性也會受到阻礙,需要補充其供水。

“我認為,未來製造這些與生物更相似的材料或是機器人將更依賴於材料的成分,”共同作者、機械和航空航天工程副教授Rob Shepherd說道,“這就提出了多學科研究在這一領域的重要性,在該領域中,單一的學科無法解出所有的答案。”


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