瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團隊開發(fā)出一種3D打印的可編程晶格結(jié)構(gòu)，能夠使用單一泡沫材料打印出多種生物組織，從柔軟的肌肉到堅硬的骨骼均可實現(xiàn)。這一成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進展》雜志上，為仿生機器人設(shè)計開辟了全新路徑。
自然界中，動物的復(fù)雜運動依賴于軟硬組織的協(xié)同作用。例如獵豹的高速奔跑、蛇的靈活爬行，以及人類手部的精細抓握，都離不開肌肉、肌腱、韌帶與骨骼之間的無縫配合。這些組織共同提供了運動所需的能量、精確度和活動范圍。然而，在機器人領(lǐng)域復(fù)制這種生物組織的多樣性一直是一項巨大挑戰(zhàn)。
目前，多材料3D打印技術(shù)雖然能夠在一定程度上模擬生物組織的多樣性，但這種方法在控制剛度和承重能力方面存在局限，難以在整個結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)連續(xù)調(diào)控。此次開發(fā)的新型可編程晶格結(jié)構(gòu)，成功將生物組織的多樣性與機器人的精確控制相結(jié)合。
該晶格由一種簡單的泡沫材料構(gòu)成，其基本單元可以被編程為多種形狀和位置。每個單元擁有超過100萬種可能的配置，并且可以組合使用，從而產(chǎn)生幾乎無限的幾何變化。團隊利用這種技術(shù)，制造了一個仿生大象機器人。它擁有柔軟可扭曲的軀干，以及更加堅硬的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和足部結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出高度的靈活性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
晶格結(jié)構(gòu)的核心在于兩種主要單元類型：體心立方單元和X-cube單元。當(dāng)它們被用于3D打印“機器人組織”時，可以分別呈現(xiàn)出不同的剛度、變形能力和承重特性，并支持無限種組合方式。例如，一個由4個疊加單元組成的晶格立方體可產(chǎn)生約400萬種配置，而5個單元則可產(chǎn)生超過7500萬種配置。
這種能力特別適用于模仿象鼻等肌肉器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在大象機器人模型中，這種雙重編程功能使得大象軀干的復(fù)雜動作得以再現(xiàn)，同時還可保持各部分之間的平滑過渡。
這為未來機器人研究提供了廣闊空間。晶格結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的強度—重量比，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)，能夠制造出輕便高效的機器人。其開放式泡沫設(shè)計也適合在流體環(huán)境中運動，賦予結(jié)構(gòu)更多智能化功能。
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團隊開發(fā)出一種3D打印的可編程晶格結(jié)構(gòu)，能夠使用單一泡沫材料打印出多種生物組織，從柔軟的肌肉到堅硬的骨骼均可實現(xiàn)。這一成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進展》雜志上，為仿生機器人設(shè)計開辟了全新路徑。
自然界中，動物的復(fù)雜運動依賴于軟硬組織的協(xié)同作用。例如獵豹的高速奔跑、蛇的靈活爬行，以及人類手部的精細抓握，都離不開肌肉、肌腱、韌帶與骨骼之間的無縫配合。這些組織共同提供了運動所需的能量、精確度和活動范圍。然而，在機器人領(lǐng)域復(fù)制這種生物組織的多樣性一直是一項巨大挑戰(zhàn)。
目前，多材料3D打印技術(shù)雖然能夠在一定程度上模擬生物組織的多樣性，但這種方法在控制剛度和承重能力方面存在局限，難以在整個結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)連續(xù)調(diào)控。此次開發(fā)的新型可編程晶格結(jié)構(gòu)，成功將生物組織的多樣性與機器人的精確控制相結(jié)合。
該晶格由一種簡單的泡沫材料構(gòu)成，其基本單元可以被編程為多種形狀和位置。每個單元擁有超過100萬種可能的配置，并且可以組合使用，從而產(chǎn)生幾乎無限的幾何變化。團隊利用這種技術(shù)，制造了一個仿生大象機器人。它擁有柔軟可扭曲的軀干，以及更加堅硬的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和足部結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出高度的靈活性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
晶格結(jié)構(gòu)的核心在于兩種主要單元類型：體心立方單元和X-cube單元。當(dāng)它們被用于3D打印“機器人組織”時，可以分別呈現(xiàn)出不同的剛度、變形能力和承重特性，并支持無限種組合方式。例如，一個由4個疊加單元組成的晶格立方體可產(chǎn)生約400萬種配置，而5個單元則可產(chǎn)生超過7500萬種配置。
這種能力特別適用于模仿象鼻等肌肉器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在大象機器人模型中，這種雙重編程功能使得大象軀干的復(fù)雜動作得以再現(xiàn)，同時還可保持各部分之間的平滑過渡。
這為未來機器人研究提供了廣闊空間。晶格結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的強度—重量比，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)，能夠制造出輕便高效的機器人。其開放式泡沫設(shè)計也適合在流體環(huán)境中運動，賦予結(jié)構(gòu)更多智能化功能。
本文鏈接：http://www.bizone66.com/v-146-3986.html可編程晶格結(jié)構(gòu)打印出多種生物組織
相關(guān)文章：
短劇被質(zhì)疑“碰瓷”華為小米，諧音梗能隨便玩嗎？07-15
新國標(biāo)發(fā)布 企業(yè)物資采購將建立統(tǒng)一編碼規(guī)則07-10
天津首條無人駕駛地鐵全線洞通06-12
致自己生日感悟的句子08-23
行政財務(wù)分管領(lǐng)導(dǎo)述職報告08-02
做錯事的道歉信05-23
怎么寫創(chuàng)業(yè)計劃書08-15
單位授權(quán)個人委托書07-16
過年家庭聚會主持詞02-12
青春與夢想的演講稿01-07
通用技術(shù)培訓(xùn)心得體會11-27
橡皮的自述作文11-26
勸人寬心的句子10-19
對高考孩子的寄語10-05
想象未來地球環(huán)境作文08-02
中國證券業(yè)協(xié)會：2025年3月江西證券從業(yè)資格準(zhǔn)考證打印入口已開通03-24
中國傳媒大學(xué)考研難嗎12-23
2024下半年上海教資面試準(zhǔn)考證打印入口（已開通）12-09
大學(xué)文化課有哪些10-15
04729大學(xué)語文自考題庫11-14
重陽節(jié)文案10-12
班級跑步口號10-11
企業(yè)人員流失論文范文10篇08-15