如何平衡轻量级机器人的重量与功能？新加坡国立大学研发新型金属材料解决方案

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    如何平衡轻型机器人的重量和功能？这一直是科学家们想要解决的问题。

    轻型机器人又称为折纸机器人，需要高灵活性，通常由纸、塑料或橡胶制成。它们经常被用作仿生手臂或用于灾区倒塌建筑物的搜救行动。

    为了让轻型机器人执行特定任务，科学家通常需要为其配备额外的传感器或电子元件等，但这也增加了机器人的重量，需要更多、更重的电池来提供动力，从而形成恶性循环。

    2019年11月24日，新加坡国立大学（NUS）的一个研究团队花了两年时间开发出一种可以帮助解决这一问题的新型金属材料。

    据新加坡《海峡时报》报道，这种新型金属材料比传统纸张和塑料更轻，是制造轻型机器人的最新材料。

    这种新材料采用“石墨烯氧化模板合成”技术制成。将纤维素纸浸入氧化石墨烯溶液中，再浸入金属铂离子溶液中，材料在惰性气体氩气中800℃下燃烧，然后在空气中500℃下燃烧，最后将材料浸入高弹性溶液中使其稳定。

    最终材料厚度仅为0.09毫米，由70%铂和30%无定形碳（纤维纸燃烧后的灰烬）制成。它可以弯曲、折叠和拉伸，也可以用金、银等其他金属代替铂金。

    这种新材料的重量是纸张的一半，并且具有导电性，使其无需任何外部传感器即可与操作员或其他机器人进行无线通信。

    新加坡国立大学研究团队的项目负责人Po-yen Chen表示，用这种新材料制成的机器人可以比传统机器人减轻约60%的重量。

    采用这种材料制成的机器人还可以在更恶劣的环境下工作，因为这种新材料具有防火性，可以承受 800°C 的温度约 5 分钟。

    新材料还具有自我加热的能力。该材料通过增加电压来加热，有助于防止机器人在寒冷环境中工作时发生冰损坏。

    陈博彦表示，除了金属铂之外，研究团队目前正在探索铜等其他金属，以保持较低的生产成本。同时，团队还致力于改进这种金属材料的生产工艺，使其能够商业化使用。

    随着现代工业的发展，机器人的种类和应用领域不断扩大。与传统机器人不同，轻型折纸机器人不是由金属机械部件组装而成。相反，它们通过纸张、塑料和其他材料的折叠来驱动，以实现快速移动。

    2019年3月，哈佛大学与麻省理工学院（MIT）的研究人员联合开发了一款轻型折纸机器人抓手，可用于拾取酒杯和水果等物体。

    机器人抓手由3D打印纸、硅橡胶骨架、连接器等部件组成。当真空动力装置抽真空时，机械手向内凹陷，可以像爪子一样抓取物体。

    折纸机器人抓手可以适应任何抓取形状，可以抓取自重100倍以上的物体。

    2017年，美国宇航局的研究人员还开发了一种小型但非常灵活的折纸滚筒机器人“”（）。

    据美国New Atlas网站介绍，它的大小与智能手机相当，重量仅为12克。在平坦的低表面上，机器人每次充电可移动约 625 米。

    NASA表示，在探索火星的过程中，探测器将遇到许多洞穴和熔岩管。火星探测信息将在这些狭窄的空间内以简单且低成本的方式获得。

    为此，研究人员为其配备了微型成像仪，可以探测表面小至10微米的物体。