幾個(gè)月前，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University)的一組研究人員利用3D打印技術(shù)，創(chuàng)建了一系列令人印象深刻的自折疊3D對(duì)象。如今，這項(xiàng)技術(shù)背后的研究人員又研制出了一種紙質(zhì)機(jī)器人，這種機(jī)器人由導(dǎo)電3D打印材料和紙張制成，當(dāng)電流施加時(shí)，這種紙可以折疊并展開。

由紙和3D打印執(zhí)行器制成的機(jī)器人抓取器

“我們正在重新發(fā)明這種非常古老的材料，”人類計(jì)算機(jī)交互研究所(HCII)助理教授，變形物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室主任姚立林說，她與她的團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了這種方法。“驅(qū)動(dòng)真正將紙張變成了另一種媒介，一種兼具藝術(shù)和實(shí)用功能的媒介。”

訣竅是3D打印材料polylactide，一種具有形狀記憶行為的熱塑性塑料。這與攜帶電流的石墨烯結(jié)合，制成3D打印的“墨水”。

為了制造紙質(zhì)機(jī)器人，研究人員采用了FDM3D打印機(jī)，并在普通紙上作為執(zhí)行器3D打印了0.5mm的導(dǎo)電油墨層。然后他們?cè)?60華氏度的烤箱中加熱。一旦從烘箱中取出，將紙張彎曲或折疊成所需形狀并使其冷卻，這將是紙張的默認(rèn)形狀。然后將電引線連接到致動(dòng)器上，并且操作者使用電流加熱致動(dòng)器，使熱塑性塑料膨脹并因此使紙張變直。刪除電流后，紙張將自動(dòng)返回其默認(rèn)形狀。

“大多數(shù)機(jī)器人-甚至那些用紙制成的機(jī)器人-都需要外部電機(jī)，”CMU制造期貨計(jì)劃研究員王冠云說。“我們不這樣做，這創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)，不僅僅是機(jī)器人技術(shù)，還包括互動(dòng)藝術(shù)、娛樂和家庭應(yīng)用。”

由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人機(jī)交互研究所開發(fā)的紙張驅(qū)動(dòng)技術(shù)，由普通紙制成的人造含羞草葉子對(duì)人體觸摸有反應(yīng)

為了展示藝術(shù)潛力，今年6月，中國(guó)杭州浙江大學(xué)的一場(chǎng)研討會(huì)上，50多名學(xué)生利用紙張驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)作了精美的彈出式書籍，其中包括對(duì)梵高的《星空》(Starry Night)和《向日葵》(Sunflowers)等著名藝術(shù)品的詮釋。

姚說，研究人員正在改進(jìn)這種方法，改變打印速度或熱塑性塑料線的寬度，以實(shí)現(xiàn)不同的折疊或彎曲效果。據(jù)報(bào)道，他們還開發(fā)了可以控制紙張執(zhí)行器的打印觸摸傳感器，手指滑動(dòng)傳感器和彎曲角度檢測(cè)器的方法。

姚和她的團(tuán)隊(duì)希望通過使用更導(dǎo)熱的紙張和開發(fā)用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的打印絲來加速執(zhí)行。用于紙張的相同驅(qū)動(dòng)器也可用于塑料和織物。