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软似“变形虫”!全球首款4D打印流变机器人原型来了

新火种    2024-12-06

11月29日,持续了半年的“创客北京2024”创新创业大赛落幕。今年大赛共吸引5791个项目参与,最终李振坤团队的全球4D打印与流变机器人和未来黑科技公司的AR车载抬头显示技术分别获得创客组和企业组特等奖。

人们对机器人的印象往往是“铜头铁臂”,而北京交通大学李振坤团队带来的机器人则非常柔软,可以像“变形虫”一样,时而蜷缩、时而伸展,在智能操控下随时变化自己的形态。工业机器人有坚硬的金属外壳,软体机器人则是本体使用柔软材料制成的机器人。“但软体机器人材料、制造技术上还需要进一步突破,灵活性不强。”李振坤觉得,软体机器人的终极目标是电影《终结者》里可以流动的液体机器人。但这还是人类的想象,大自然中最灵活的就是“变形虫”一样的运动方式。在“变形虫”的启发下,他提出了“流变机器人”的创意——如同凝胶状一样,可在液态和固态之间转化。流变机器人如何打破传统材料和设计限制,灵活运动起来?他给出的法子是对磁控智能材料进行4D打印,既实现软体机器人结构设计与制造的一体化,还显著提升了软体机器人的变形能力和环境适应性。听上去有些复杂的术语,背后涉及材料和工艺上的难题。其一,是要找到像变形虫躯体一样类似凝胶的材料。兼具液体流动性和固体磁性的磁性液体可以解决,但这种材料液态变成固态是暂时的,一旦没有了磁便又恢复了液态。李振坤则在磁性液体中加入了纳米材料,开发出具备磁控流变记忆特性的智能材料——类原生质材料,让其能在磁的刺激下“记”住自己搭建起来的“脚手架”结构。其二,是4D打印。4D打印比3D打印多出来的是通过预设程序和材料的智能特性,使打印出来的物体自动变化形态。团队特意研发出了一款4D打印机,把充磁功能内置到打印机里,使4D打印过程从过去5到10个小时缩短至5到10分钟,成本大幅下降,具备大幅推广的可能。“最早我们只能追赶,现在我们在磁控智能材料与4D打印领域已经打破垄断,持续原创突破,媲美国际顶尖水平。”他告诉记者,目前,其团队已经推出了全球首款4D打印流变机器人原型,未来将进一步推动技术落地,实现产业化。这一技术路线还将推广至热塑性材料,大幅增强打印结构的拉伸强度,为制造轻量化零件提供了新解决方案。获得企业组冠军的是未来黑科技公司的AR车载抬头显示技术开发及产业化项目。该项目利用自研3D光场显示技术,配合空间运动姿态捕捉和延时补偿算法,实现了更加真实自然的增强现实效果,带来更酷炫的AR驾驶体验。“相关产品均处于行业领先水平,全车窗透明显示器技术为全球首创。”该公司创始人徐俊峰介绍。“创客北京”大赛是本市引领中小企业创新创业和助力产融对接的重要品牌活动,至今已连续举办九年。今年赛事规模创新高,共吸引了5791个项目报名参赛,再次刷新历年参赛数量;项目质量创新高,近八成参赛项目属“高精尖”领域;激励力度创新高,单个参赛项目奖金额度首次突破百万元;产融对接创新高,帮助参赛企业和团队融资近百亿元。市经信局副局长苏国斌说,本市将针对不同梯级参赛企业,提供“金字塔”式的精准服务,对未纳入到梯队培育体系的优秀企业进行“一对一”帮扶申报,对未上市的获奖企业集中宣贯相关政策、开展上市辅导,对优秀获奖项目在人才引进、在京落地、空间载体等方面的需求给予支持。

来源:北京日报客户端记者:曹政

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