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软体机器人（图中长条形）在实验中做翻滚、爬坡运动 。 天津大学封伟供图
（采访人员冯丽妃）天津大学材料学专家封伟与合作者设计出一种4D打印的软体机器人 。 该原型机是管状的 ， 能在加热时自我组装 ， 并可以承担挑战性任务 ， 比如爬坡、在崎岖不平和不可预知的地形中行进 。 相关论文9月22日发表于《物质》 。
“就像有触角的昆虫一样 ， 机器人可以跨越一个小障碍 。 但当障碍太高时 ， 它会返回 。 ”论文通讯作者封伟说 ， “整个过程是自发的 ， 没有人为干预或控制 。 ”
开始时 ， 机器人是一片3D打印液晶弹性体（一种有弹性的塑料材料）扁平矩形薄片 。 当下表面被加热时 ， 机器人会自动扭曲 ， 形成一个类似弹簧的小管 。 在外部刺激下的形状变化在打印过程中增加了第四个维度——时间 ， 使其成为4D 。
一旦机器人变成一个小管 ， 热表面的接触就会在材料中产生应变 ， 导致其向一个方向滚动 。 这种运动背后的驱动力十分强大 ， 以至于机器人可以爬上20°的斜坡 ， 甚至可以扛起相当于自身重量40倍的重物 。 而且 ， 机器人的长度影响其速度 ， 长机器人比短机器人滚动得更快 。
“我们通过4D打印将液晶弹性体加工成各种形状的样品 ， 并用光、热和电刺激这些样品来观察它们的反应 。 ”他说 ， “除了变形 ， 我们还发现了推进现象 。 ”
未来 ， 这些软体机器人可能在管道等狭小、封闭的地方或在200℃的极端条件下工作 。 “我们希望软体机器人不再局限于被用作简单的驱动器 。 ”封伟说 。
【武玥彤|设计出能爬坡越坎的4D打印软体机器人】[责任编辑: 武玥彤 ]
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