技术突破 - 整个机器人由同一种弹性树脂打印而成 通过改变内部晶格几何结构实现从25 kPa到50 MPa的刚度变化 覆盖生物体从脂肪到肌腱的软组织范围 [2][4] - 该方法能创造超过100万种性能组合 叠加5个晶格单元时配置数达7500万种以上 [4] - 研究由瑞士洛桑联邦理工学院CREATE实验室完成 第一作者为管清华博士和戴犇辉博士生 [4] 核心技术 - 拓扑调节(TR)技术实现材料性能连续渐变 在体心立方(BCC)和XCube晶格结构间过渡 通过"拓扑指数"控制混合比例 [8][10] - 叠加编程(SP)技术通过组合不同方向/位置的晶格单元 四重叠加产生400万种配置 五重叠加达7500万种 剪切模量相差10000倍 [11] - 径向梯度设计的弯曲模块最大弯曲角度69.6度 比均匀材料提升30% 扭转模块实现78.1度扭转 [10] 仿生应用 - 大象鼻子长30厘米 分扭转/弯曲/螺旋三个功能区 晶格梁厚度从1.3毫米渐变至0.5毫米 仅需4个电机即可完成精细操作 [15] - 能抓取0.1毫米薄膜至100毫米物体 举起500克重物(3倍自重) 演示中可螺旋缠绕花茎取出花朵 [1][15] - 完整大象机器人重3.89公斤 可额外承载4公斤 三足站立稳定 脚部设计实现前硬后软的刚度分布 可在水中行走 [16] 行业影响 - 打破"复杂功能需复杂材料"的工程定律 用单材料实现自然界软硬组织配合效果 [18] - 普通光固化打印机加弹性树脂即可制造复杂机器人 无需多材料3D打印机或复杂组装 [18] - 开放泡沫结构具备高强度重量比 适合流体环境运动 并为集成传感器预留空间 [19]