幾個月前，卡內(nèi)基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的一組研究人員利用3D打印技術，創(chuàng)建了一系列令人印象深刻的自折疊3D對象。如今，這項技術背后的研究人員又研制出了一種紙質(zhì)機器人，這種機器人由導電3D打印材料和紙張制成，當電流施加時，這種紙可以折疊并展開。

由紙和3D打印執(zhí)行器制成的機器人抓取器

“我們正在重新發(fā)明這種非常古老的材料，”人類計算機交互研究所(HCII)助理教授，變形物質(zhì)實驗室主任姚立林說，她與她的團隊一起開發(fā)了這種方法。“驅(qū)動真正將紙張變成了另一種媒介，一種兼具藝術和實用功能的媒介。”

訣竅是3D打印材料polylactide，一種具有形狀記憶行為的熱塑性塑料。這與攜帶電流的石墨烯結合，制成3D打印的“墨水”。

為了制造紙質(zhì)機器人，研究人員采用了FDM3D打印機，并在普通紙上作為執(zhí)行器3D打印了0.5mm的導電油墨層。然后他們在160華氏度的烤箱中加熱。一旦從烘箱中取出，將紙張彎曲或折疊成所需形狀并使其冷卻，這將是紙張的默認形狀。然后將電引線連接到致動器上，并且操作者使用電流加熱致動器，使熱塑性塑料膨脹并因此使紙張變直。刪除電流后，紙張將自動返回其默認形狀。

“大多數(shù)機器人-甚至那些用紙制成的機器人-都需要外部電機，”CMU制造期貨計劃研究員王冠云說。“我們不這樣做，這創(chuàng)造了新的機會，不僅僅是機器人技術，還包括互動藝術、娛樂和家庭應用。”

由卡內(nèi)基梅隆大學人機交互研究所開發(fā)的紙張驅(qū)動技術，由普通紙制成的人造含羞草葉子對人體觸摸有反應

為了展示藝術潛力，今年6月，中國杭州浙江大學的一場研討會上，50多名學生利用紙張驅(qū)動技術創(chuàng)作了精美的彈出式書籍，其中包括對梵高的《星空》(Starry Night)和《向日葵》(Sunflowers)等著名藝術品的詮釋。

姚說，研究人員正在改進這種方法，改變打印速度或熱塑性塑料線的寬度，以實現(xiàn)不同的折疊或彎曲效果。據(jù)報道，他們還開發(fā)了可以控制紙張執(zhí)行器的打印觸摸傳感器，手指滑動傳感器和彎曲角度檢測器的方法。

姚和她的團隊希望通過使用更導熱的紙張和開發(fā)用于執(zhí)行機構的打印絲來加速執(zhí)行。用于紙張的相同驅(qū)動器也可用于塑料和織物。