小卡片遇热就变机器人，不插电就能运动，哈佛&加州理工新研究登上Nature子刊
郭一璞 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
一张白色半透明小卡片，放在200摄氏度的热表面上，就立马卷起来了。
不仅能卷起来，还能一步一步往前跑，每次一个新的面跟热表面接触，就能推动它转向下一个面，研究者们给它取名叫Rollbot。
换个造型，扔进热水里，就能迅速的折叠起来。
从侧面来看，这个叠法简直就像一只青蛙。
如果仔细来看，你会发现小卡片不同的“关节”并不是同步变弯的，有的先行，有的后动，折成一个回形针的样子。
要是从热水里拿出来，温度降下来，它还能再把自己展开铺平。
其实，这是哈佛大学和加州理工共同研发的软体机器人，是的没错，虽然不插电，但不耽误它是一台机器人。只要受热，它就能弯折，实现变身和运动。
由于能在不同环境中灵活“变身”，而且材料结构可调节，设定弯折的环境与角度，将来这种软体机器人可以为医疗和工业领域中的被动控制奠定基础。
你一热，它就弯
好好地机器人，为什么会变弯？
这源于一种特殊的铰链结构。
这些铰链结构是3D打印出来的，由LCE（液晶弹性体）构成。
LCE在一定温度上会变弯，在这个温度之下会伸直，两种状态之间有一个转变温度。
研究者们用到了两种LCE材料，由于骨架柔韧性和交联化学性质的差异，两种LCE材料的转变温度不同，一种的转变温度是24摄氏度，另一种的转变温度是96摄氏度。
两种材料的化学式不同，下图蓝色框内的是转变温度为24摄氏度的LCE材料，橙色框内是转变温度为96摄氏度的LCE材料。
之后需要进行3D打印，由于双层打印横纵排列不同，打印出来的铰链结构会在变温时按照Mountain（山形）和Valley（谷形）结构，分别朝两边弯折。
这样，出来的成品就可以被控制折叠方向，有的棱朝外侧折叠，有的棱朝内侧折叠，全自动变身，无需人工干预。
另外，折叠的角度也是可以控制的，虽然可以达到180度的折叠，不过具体角度和铰链的材料与尺寸息息相关。
弯折方式随心所欲
因此，使用这种铰链，你就可以提前预设这块小卡片应该朝哪里弯折、在多高温度时候弯折、弯折的角度是多少，这样就可以根据具体的应用场景和环境，设计出合适的软体机器人。
比如，这样的软体机器人结构，总共50个教练，每个都是6毫米宽，0.5毫米厚，可以折叠到180度。
在室温下，它的造型是这样的，两个连接的方块都是展开的：
加热到95度，上面的方块就把自己压扁了：
加热到155度，下面的方块也扁了：
但是如果恢复到室温，两个方块就会都重新展开。
哈佛&加州理工出品
这项研究有两位共同一作。
一位是Arda Kotikian，她之前本科学的就是化学和数学，现在是哈佛John A. Paulson工程与应用数学学院的研究生，一直在研究用LCE材料开发软体机器人。
另一位是Connor McMahan，加州理工学院机械和土木工程博士在读，一直在研究预测形状变化结构。另外，他还是一名NASA Fellow。
传送门
Untethered soft robotic matter with passive control of shape morphing and propulsion
https://robotics.sciencemag.org/content/4/33/eaax7044
- MEET2020 | 百度景鲲：AI交互正在吃掉旧产品边界，触达移动互联网盲区用户2019-12-10
- MEET2020 | 王砚峰揭秘搜狗AI技术体系：自然交互在左，知识计算在右，核心是语言2019-12-16
- MEET2020 | 旷视唐文斌：你到底给谁创造了什么样的价值？这是AI产品的灵魂拷问2019-12-17
- MEET2020 | 快手刘霁：AI基础能力决定每个公司AI的迭代和落地效率2019-12-20
相关阅读
