由震動驅動的3D列印微型機器人面世

來自喬治亞理工學院的研究人員已經開發出長度約為2毫米的微型3D印表機器人，它使用微剛毛技術和振動來移動。這使用雙光子聚合光刻技術(TPP)生產的小型機器人，可能具有多種應用，包括探測環境變化和修復人體內的損傷。

這些被稱為「微型剛毛機器人」的小型機器人，據說與世界上最小的螞蟻大小相當，被設計用來利用壓電驅動器、超聲波源或小型揚聲器的振動來移動。在機器人研發的這個階段，喬治亞理工學院的團隊已經成功地設計了3D印表機器人，使其對不同的頻率做出不同的反應。換句話說，研究人員可以通過調節振動來控制機器人。

儘管它們的尺寸很小，但機器人可以覆蓋大量的地面，一秒鐘就能移動到它們自身長度的四倍(約8毫米)。這種運動通過壓電致動器實現，該壓電致動器粘合到微小的3D列印聚合物主體上，該主體產生振動。執行器必須外部供電，因為目前沒有足夠小的電池可以安裝到機器人上。機器人還可以使用壓電振動篩、超聲波源或放置在機器人表面下面的聲學揚聲器來移動。

無論振動源是什麼，振動都會使機器人的彈性腿上下移動，推動微型剛毛機器人向前移動。有趣的是，機器人可以通過調整腿的尺寸、直徑、設計和幾何學來以某種方式運動，而速度可以通過改變振動的振幅來調整。

喬治亞理工學院電氣和計算機工程學院助理教授Azadeh Ansari解釋說：「當微型剛毛機器人上下移動時，通過優化腿部的設計將垂直運動轉化為定向運動，腿看起來像剛毛。微型機器人的腿是用特定的角度設計的，它們可以彎曲和向一個方向移動，從而對振動做出共振反應。」

如前所述，機器人的本體和剛毛是採用雙光子聚合光刻(TPP)的方法製造的，該工藝由用紫外光聚合單體樹脂材料組成。該工藝能夠生產非常小的部件，因此適合於機器人。

在應用方面，研究人員相信，這些單獨可編程的微型機器人可以用來檢測環境變化，甚至可能修復人體內的損傷。此外，由於壓電致動器是由鋯鈦酸鉛(PZT)製成的，它們不僅在施加電壓時會振動，而且還能產生電壓——當外部振動驅動時，可用於為板載感測器供電的功能。

除了探索AM過程的可伸縮性外，研究小組還通過將兩個稍微不同的微型剛毛機器人連接在一起，為微型機器人開發轉向能力。「一旦你有了一個完全可操控的微型機器人，你就可以想像做很多有趣的事情。」Azadeh Ansari說。

創新研究項目的論文刊登在《微力學與微工程》雜誌上，由喬治亞理工學院的電子和納米技術研究所提供資金支持。

（本文來源：3D列印商情，如需轉載，請註明原出處。）

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