更新时间：2025-05-19 01:42作者：佚名
机器人预览（官方帐户：robot_pro）
汇编|江
编辑| Moying
机器人预览于4月25日报道说，普林斯顿大学工程学院开发了一种突破性的材料，称为“ Metabot”。该材料可以实现复杂的行为，例如不需要电动机或内部齿轮的外部磁场控制，例如扩展，变形和通过外部磁场控制。这是一种将材料和机器人的功能结合到一个机械上材料。
根据该杂志《自然》于2025年4月23日发表的同行评审论文，该结果将折纸艺术与电磁控制技术结合在一起，以证明其在软件机器人，医疗保健，热监管和光学领域的广泛应用潜力。
1。手性折纸驱动的超材料技术元元素是一种超材料，其独特性源自物理结构而不是化学成分。受折纸艺术中“ kresling模式”的启发，研究团队设计了一个模块化单元，由简单的塑料和定制磁性复合材料制成。
这些单元是布置的手性（镜像对称），并通过底部连接，形成一个长圆柱体。每个单元都可以独立响应精确设计的磁场，从而导致诸如扭转，压缩或扩展之类的动作。
普林斯顿大学研究总监兼工程学教授格劳西奥·保利诺（Glaucio Paulino）说：“可以在材料和机器人之间自由转换，完全由外部磁场控制，而无需内置电动机或齿轮。”
该团队使用电磁场同时发射能量并信号以实现对复杂行为的精确控制。电气和计算机工程副教授Minjie Chen强调，磁场驱动器使元机器人能够立即准确地传输扭矩并触发复杂运动。
例如，当顺时针旋转并逆时针扭曲时，材料在扭曲并展开时会崩溃，并且可以通过扭曲序列模拟“磁滞”现象，即材料的变形不仅取决于当前的扭转方向，而且还受到以前的扭转历史的影响。例如，当您首先顺时针旋转，然后逆时针旋转时，返回原始状态所需的扭曲量可能会更大。
这种不对称行为提供了一种全新的物理模拟方法，用于建模工程，物理和经济学中的复杂系统。该研究还显示了一个微型原型，使用激光光刻技术创建一个仅100微米高的元体，比人的头发略厚，从而验证了该技术的可行性。
2。探索从微元机器人到热调节器的场景。元机器人的多功能性使其在许多领域都表现出了很大的潜力。
首先，在医疗领域，微莫氏可用于准确地在体内递送药物，或帮助外科医生修复受损的骨骼和组织。研究小组通过在普林斯顿材料研究所的实验来验证其微米级准确性的可控性，该研究所预计将来将用于最小的侵入性手术。
其次，就热调节而言，元机器人通过在光吸收的黑色表面和反射表面之间切换来实现温度调节。实验表明，在较强的阳光下，可以在27和70之间自由调节材料的表面温度，这适用于智能建筑物或航天器的热管理。
此外，元机器人也可以在光学和通信领域中使用，例如可调节的天线或处理光波长的镜头设备。该研究还探讨了其在逻辑模拟中的潜力，通过物理结构模拟了计算机中晶体管的逻辑门行为，从而为复杂非切换状态的物理建模提供了可能性。
但是，实际应用仍然面临挑战，包括大规模制造，长期稳定性和复杂的环境适应性。该小组说，当前的研究是早期阶段，需要进一步优化材料设计和控制系统以实现商业化。
3。“元体”的开头点燃了范式转换。这项研究得到了材料科学和机器人技术领域的专家的高度认可。麻省理工学院教授Xuanhe Zhao说：“这项工作为折纸设计和应用开辟了令人兴奋的新途径，其模块化手性设计的多功能性令人印象深刻。”
意大利特伦托大学的教授戴维德·比诺尼（Davide Bigoni）认为，元机器人可能会“促进软机器人，航空航天，能量吸收和自动热调节领域的范式变化”。
这项研究不仅证明了材料本身具有机器人功能的可能性，而且为未来的跨学科整合带来了新的想象空间。
资料来源：Eurekalert