可溶于水的机器人见过吗？明胶和糖3D打印而成，现登Science子刊封面

博雯 2022-03-01 14:00:56 来源：量子位

溶于水后还能用5次

博雯发自凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

有这么一个能溶于水的机器人，最近登上了Science子刊，还是封面：

没错，就是身上装了压力感应器，可用游戏手柄操控的正经软体机器人：

能360°转圈，也能自主推开大铁球：

但放入水中，两天左右就能完全融化：

嗯……或许是因为这个机器人是由糖、柠檬酸、甘油一类的可食用原材料3D打印而成的，咂吧一口融化后的水，可能还有点甜味儿……

而这种材料最多可重复打印5次，同时还能保持70%以上的初始性能指标。

对于每天都要产生超过10万吨科技垃圾的现代社会来说，可以说是一碗价值千金的糖水了。

可溶解的机器人

先来看看打印这样一个机器人所需的配料表：

糖浆，7克

柠檬酸，1克

甘油，9克

去离子水，4克

明胶粉，6.66克

（乍看还以为在做什么好吃的

）

将糖浆加热到60°，然后将柠檬酸和甘油溶解在去离子水中，再倒入糖浆搅拌，最后加入明胶粉，让其浸泡至少24小时。

然后将上述混合物在85℃的烤箱中加热1小时15分钟，并在真空下的行星搅拌机中混合3.5分钟，得到均匀的溶液。

也就是一种特殊的生物凝胶“墨水”。

得到的这种墨水拥有300%的可拉伸性，可以进行全方位的运动，弯曲角度最高是74°，可以拉伸到原来的6倍。

柠檬酸的加入则调节了pH值以防止细菌生长，这使得这种材质在污水中也能几天之内就完全酶解。

然后先打印一个柱状物：

机器人的一个特征就是“可感知变化作出反应“，所以接下来是打印一个可拉伸的波导（Waveguide）传感器：

打印出来的长条看上去像一个没有包层的“数据传输线”，只不过这条线在附在上述柱状物表面后，可以准确得感知其变形情况：

通过这种高精度的传感器网络，就能实时获取执行器的弯曲状态，感知到与周围物体的接触事件的信息。

于是，当研究者们加入了一些简单的这搜索和擦拭程序时，这种材料的软体机器人就能自主地定位其周围的障碍物，并通过推动将其移除。

就像开头所展示的推走大铁球一样。

这种材料所带来的高度可重复性，更自由的弯曲程度、更高的灵敏度将使得软体机器人能更好地应用在手术工具、康复设备、抓手、行走和游泳机器上。

论文一作A. HEIDEN来自奥地利的约翰·开普勒林茨大学，目前为软体物质物理（Division of Soft Matter Physics）部门的一员：

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