康奈尔大学3D打印软体机器人，会出汗降温

仿生！...



2020年1月31日，南极熊从外媒获悉，康奈尔大学的研究人员开发了，一种3d打印的柔软机器人肌肉，该肌肉可以通过排汗来控制，其内部温度。



△一种3d打印的柔软，机器人肌肉，可以通过出汗调节温度

使用基于水凝胶的复合树脂和SLA 光固化3D打印技术，研究人员生产出一种可以储存水分，并其能响应温度变化的柔软装置。根据机械和航空航天工程，副教授robert Shepherd的说法，这种受生物启发的热管理形式可以使机器人，能够运行更长的时间。

T.J. Wallin说：“出汗利用蒸发掉的，水分迅速散发热量，并可以冷却到周围，环境温度以下。” Wallin是Facebook Reality Labs的研究科学家，也是发表在《 Science Robotics》上论文的第一作者。“通常，生物学为工程师提供了极，好的指导。”

负责该项目的，shepard教授表示，制造耐用，敏捷，柔软的机器人的障碍之，一是控制其内部温度。在软机器人中使用，的合成材料会保存热量，而金属会迅速散发热量。因此，研究人员寻求制造一种自然，的冷却系统，该系统不会增加重量或限制软，机器人的设计。

在本研究中，科研人员使用定制的水，凝胶复合树脂3d打印弹性体执行器，该执行器具有根据热波动，而自动打开和关闭的孔。孔在升高的温度下膨胀，释放出水，冷却速度比类似的，无汗装置快600％以上。



（A）使用核黄素光引发剂，三乙醇胺助引发剂，和mba作为交联剂，在磺酸盐改性的，sio2和fe3o4存在下，通过aam和nipam，的光聚合，对离子复合水，凝胶进行化学反应。 （B）具有树脂替换机制的，sla 3d打印机的简化架构以及执行器，的分解图，该图构成了多种材料层；粉色代表PAAm，棕色代表PNIPAm，h代表paam和，pnipam体的高度。 （C）具有高表面积和多种材料设计的，3d打印执行器。 （C1）具有孔设计，纹理和应变限制，层的执行器。 （C2）显示出汗的动画模型。 （C3）3D打印的执行器，类似于动画模型。

Wallin说：“这种策略的好处是热调节性能，取决于材料本身。我们不需要传感器或其他，组件来控制出汗率。当温度升至转变，温度以上时，毛孔会自行打开和关闭。”



△一种3d打印的柔软，机器人肌肉，可以通过出汗调节温度



自冷却机器人

经过几次抓地力测试，研究人员发现自动发汗，阻止了机器人的过热，但是，机器人的表面确实很滑。此外，机器人分泌液体的能力还可能，导致吸收营养，催化反应和清除，污染物的方法。

“我认为制造这些具有更多生物相似性，的材料和机器人的未来将取决于材料的组成，”shepard教授补充，道。

“Autonomic Perspiration in 3-D Printed Hydrogel Actuators“由Anand K. Mishra, Thomas J. Wallin, Wenyang Pan, Patricia Xu, Kaiyang Wang, Emmanuel P. Giannelis, Barbara Mazzolai, and Robert F. Shepherd.合著。

论文链接：https://robotics.sciencemag.org/content/5/38/eaaz3918

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