美國陸軍3D列印魷魚般的軟體機器人，以提高戰鬥中的隱身能力

美國陸軍研究實驗室和明尼蘇達大學之間的一項聯合研究項目一直在利用3D列印技術來開發用於戰鬥場合的新型柔性機器人。就像在許多3D列印的軟機器人項目中一樣，研究人員從自然界獲得靈感，並嘗試在生物結構之後為其3D列印的柔性機器人建模。陸軍希望藉助魷魚等無脊椎動物的靈活性，作為提高機器人在戰場上的可操作性，彈性和隱身性的一種方式。

（來源：Shutterstock）

據研究非線性結構動力學的陸軍研究員Ed Habtour博士說：「成功的隱身機動需要高度的結構靈活性和分布控制，以便潛入狹窄的空間，長時間運行並模擬生物學形態和適應性。

Ed Habtour博士在美國陸軍研究實驗室的車輛技術局工作

目前用于軍事行動的機器人主要由剛性機械和電氣零部件組成，限制了其靈活性。他們實現更複雜的運動類型也依賴於複雜而複雜的電路和機制。未來軍事機器人研究的一個關鍵目標是從更基本的機制中獲得相同類型的運動，並降低其複雜性並改進其構建方式。這就是研究人員觀察自然世界的原因。

該小組研究了無脊椎動物如蠕蟲，章魚和昆蟲等，研究它們如何在沒有骨架或其他剛性部分的情況下實現有效運動。在深入了解這些軟分散式驅動電路背後的機制之後，他們隨後利用他們的見解將3D列印原型組裝在一起。

他們利用一種通用的模型，利用3D列印技術以及與無脊椎動物具有相似機械特性的柔軟可拉伸材料。該原型是第一款可以執行高彎曲運動的完全3D列印介電彈性體致動器（DEA）。然後對這個3D列印的原型進行進一步的測試以獲得更多有用的數據。

（現在的軍用機器人，來源：Boston Dynamics）

「這項研究成果是向Solider提供一個自主的自由形式製造平台 - 一種可列印功能材料和設備的下一代3D印表機 - 根據需求生產軟執行器和潛在無繩柔性機器人的一個重要墊腳石，在需要的時候「，哈布圖說。

以無脊椎動物為原型的軟機器人不僅在軍事行動方面具有優勢，而且在戰術要求較高的情況下，士兵也可以輕鬆組裝起來。軟DEA的基本材料屬性會給機器人提供必要的可操作性。這意味著他們可以很容易地通過有限的先前技術知識的士兵在戰場上進行3D列印。此外，與目前3D列印的DEA不同，後處理步驟（如乾燥和組裝）不是必需的，可節省大量時間。

（來源：美國陸軍研究實驗室）

正在進行的研究將進一步了解無脊椎動物的靈活運動和韌性背後的原理，這可能會有更多有用的應用。Habtour說：「材料的微觀機械性能和各種非線性之間的有趣互動可能為模擬生物系統中的共生相互作用提供新的科學機會。」 「如果我們能夠理解這些相互作用，那麼我們就可以利用這些見解來製造動態結構和靈活的機器人，這些機器人被設計成具有自我意識，自我感知能力，並且能夠實時調整其形態和特性以適應無數的外部和內部條件。「

研究結果發表在「 極端力學通訊」（EML） 雜誌上，題為「3-D列印電動軟碟機動器」。

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