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美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種新型3D打印工藝，成功制造出名為microDeltas的微型德爾塔機器人。這些機器人有望在微操作、微組裝、微創(chuàng)手術(shù)以及可穿戴觸覺設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)·機器人》雜志。

德爾塔機器人，又稱平行機器人或平行四邊形機器人，是一種高速輕載的并聯(lián)機器人。它由三條平行支撐桿構(gòu)成機械臂，采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于食品包裝、藥品分揀、電子裝配和新能源車壓鑄加工等領(lǐng)域。

早在20世紀80年代微機電系統(tǒng)問世時，工程師們就曾設(shè)想將其用于制造微型機器人。物理縮放定律也預(yù)示，小型化機器人有望在速度與精度等方面實現(xiàn)突破。然而，受限于當時的微型3D制造技術(shù)，將機器人縮小到微觀尺寸并非易事。

此次，團隊開發(fā)出一種基于雙光子聚合的3D打印工藝。這是一種先進的納米制造技術(shù)，通過聚焦激光精準固化感光材料，再沉積一層薄金屬，即可制造出具備電氣功能的復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)與致動器，無需手工折疊或組裝。

利用該技術(shù)，團隊制造出高度僅為1.4毫米和0.7毫米的微型德爾塔機器人。與同類機器人比較，它們是迄今體型最小、速度最快的。實驗證實，縮小尺寸不僅將機器人的精度提升至亞微米級，還使其工作頻率超過1千赫茲，甚至能發(fā)射相當于自身質(zhì)量7.4%的鹽粒。

團隊表示，借助3D設(shè)計與打印技術(shù)，他們僅用很短時間就完成了八次機器人設(shè)計迭代，而傳統(tǒng)方法可能需要數(shù)周甚至數(shù)月。未來，通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)、構(gòu)建大規(guī)模陣列或引入傳感反饋，還能進一步提升機器人的帶寬、精度與工作范圍。