可编程晶格结构打印出多种生物组织

时间:2025-07-22 11:08:04 科技日报 33

瑞士洛桑联邦理工学院团队开发出一种3D打印的可编程晶格结构,能够使用单一泡沫材料打印出多种生物组织,从柔软的肌肉到坚硬的骨骼均可实现。这一成果发表在最新一期《科学进展》杂志上,为仿生机器人设计开辟了全新路径。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

自然界中,动物的复杂运动依赖于软硬组织的协同作用。例如猎豹的高速奔跑、蛇的灵活爬行,以及人类手部的精细抓握,都离不开肌肉、肌腱、韧带与骨骼之间的无缝配合。这些组织共同提供了运动所需的能量、精确度和活动范围。然而,在机器人领域复制这种生物组织的多样性一直是一项巨大挑战。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

目前,多材料3D打印技术虽然能够在一定程度上模拟生物组织的多样性,但这种方法在控制刚度和承重能力方面存在局限,难以在整个结构中实现连续调控。此次开发的新型可编程晶格结构,成功将生物组织的多样性与机器人的精确控制相结合。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

该晶格由一种简单的泡沫材料构成,其基本单元可以被编程为多种形状和位置。每个单元拥有超过100万种可能的配置,并且可以组合使用,从而产生几乎无限的几何变化。团队利用这种技术,制造了一个仿生大象机器人。它拥有柔软可扭曲的躯干,以及更加坚硬的髋关节、膝关节和足部结构,展现出高度的灵活性与结构的稳定性。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

晶格结构的核心在于两种主要单元类型:体心立方单元和X-cube单元。当它们被用于3D打印“机器人组织”时,可以分别呈现出不同的刚度、变形能力和承重特性,并支持无限种组合方式。例如,一个由4个叠加单元组成的晶格立方体可产生约400万种配置,而5个单元则可产生超过7500万种配置。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

这种能力特别适用于模仿象鼻等肌肉器官的复杂结构。在大象机器人模型中,这种双重编程功能使得大象躯干的复杂动作得以再现,同时还可保持各部分之间的平滑过渡。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

这为未来机器人研究提供了广阔空间。晶格结构具有优异的强度—重量比,类似于蜂窝结构,能够制造出轻便高效的机器人。其开放式泡沫设计也适合在流体环境中运动,赋予结构更多智能化功能。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

瑞士洛桑联邦理工学院团队开发出一种3D打印的可编程晶格结构,能够使用单一泡沫材料打印出多种生物组织,从柔软的肌肉到坚硬的骨骼均可实现。这一成果发表在最新一期《科学进展》杂志上,为仿生机器人设计开辟了全新路径。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

自然界中,动物的复杂运动依赖于软硬组织的协同作用。例如猎豹的高速奔跑、蛇的灵活爬行,以及人类手部的精细抓握,都离不开肌肉、肌腱、韧带与骨骼之间的无缝配合。这些组织共同提供了运动所需的能量、精确度和活动范围。然而,在机器人领域复制这种生物组织的多样性一直是一项巨大挑战。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

目前,多材料3D打印技术虽然能够在一定程度上模拟生物组织的多样性,但这种方法在控制刚度和承重能力方面存在局限,难以在整个结构中实现连续调控。此次开发的新型可编程晶格结构,成功将生物组织的多样性与机器人的精确控制相结合。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

该晶格由一种简单的泡沫材料构成,其基本单元可以被编程为多种形状和位置。每个单元拥有超过100万种可能的配置,并且可以组合使用,从而产生几乎无限的几何变化。团队利用这种技术,制造了一个仿生大象机器人。它拥有柔软可扭曲的躯干,以及更加坚硬的髋关节、膝关节和足部结构,展现出高度的灵活性与结构的稳定性。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

晶格结构的核心在于两种主要单元类型:体心立方单元和X-cube单元。当它们被用于3D打印“机器人组织”时,可以分别呈现出不同的刚度、变形能力和承重特性,并支持无限种组合方式。例如,一个由4个叠加单元组成的晶格立方体可产生约400万种配置,而5个单元则可产生超过7500万种配置。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

这种能力特别适用于模仿象鼻等肌肉器官的复杂结构。在大象机器人模型中,这种双重编程功能使得大象躯干的复杂动作得以再现,同时还可保持各部分之间的平滑过渡。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

这为未来机器人研究提供了广阔空间。晶格结构具有优异的强度—重量比,类似于蜂窝结构,能够制造出轻便高效的机器人。其开放式泡沫设计也适合在流体环境中运动,赋予结构更多智能化功能。uGk万博士范文网-您身边的范文参考网站Vanbs.com

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