3D打印高强铝机器人手臂，登上《自然》封面，战胜人类运动员！

张开发
• 2026/4/28 16:35:40 • 15 分钟阅读

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3D打印高强铝机器人手臂，登上《自然》封面，战胜人类运动员！
3D打印技术参考注意到最新一期nature杂志以封面文章刊登了索尼人工智能机器人Ace在真实环境中与高水平乒乓球运动员对战的研究。这是一台有8个自由度的机械臂其连杆经过拓扑优化设计采用Scalmalloy铝合金和3D打印技术制造在保证结构强度的同时尽可能减轻了连杆的质量。这场比赛的结果是机器人在对阵两名职业选手时虽整体落败但也赢下1局而在对阵有10年以上训练经验的精英选手时它以3:2的成绩胜出。报道指出乒乓球运动所要求的闪电般的反应速度、感知能力和技巧一直是检验机器人技术发展程度的最严峻的考验之一。Ace通过相机感知系统、深度强化学习与优化控制相结合在实时、高动态、对抗性的物理游戏中首次超越人类运动员因此被誉为是机器人领域的一个重要里程碑。在这里我们仍然关注本行业所在意的材料、结构和工艺。文章中明确提到连杆结构进行了拓扑优化这里指的是链接关节之间的刚性机械臂段属于承力结构件。为实现整个系统能够高速、精准地做出实时反馈系统减重就非常重要。拓扑优化因此是必要的手段它在给定的实际空间、负载和约束条件下通过优化材料分布最终使机械臂在保证结构刚度的前提下尽可能的减少材料用量。重量越轻机器人高速、高动态运动的惯性就越小进而能够提高响应速度和运动灵活性。从结构图可以看出机械臂几乎全部镂空拓扑优化程度相当彻底再减就怕只能用点阵填充实体部分。在材料上Scalmalloy铝合金属于轻质高强铝室温拉伸强度520MPa、屈服强度480MPa、延伸率13%是一款专为增材制造而开发的材料可谓综合性能优秀。常与之相比较的就是普通铝合金AlSi10Mg其抗拉强度仅300MPa屈服强度仅200MPa强度较低。虽然对于一般的应用场合能使用但是对于高承载应力的结构件应用场合则不能满足要求。通过结合拓扑优化和Scalmalloy铝合金机器人手臂完美实现了整体结构的高刚性和轻质需求对于实现灵活反馈提供了保障。而对于制造技术来说3D打印无疑是上述两个关键因素的强绑定。该技术本身对于制造复杂、异形结构具有天然的优势能够实现极小曲率特征制造。通过将“先进设计高性能材料3D打印”绑定在一起将为产品带来性能的大幅提升。这也让笔者想起上周在北京举办的机器人马拉松比赛机器人重量直接影响电池续航、动作灵活性对笨重的大家伙取胜也比较困难。而实际上确实有有一些知名“选手”在开发过程中使用了3D打印技术。此前Scalmalloy铝合金是航空航天、卫星、高端赛车应用领域的关键高端材料被用于机器人领域的报道还比较少也可看出未来的应用潜力将非常巨大。目前该材料已经可以在国内买到中体新材已获得这款产品的中国生产和销售授权。注本文由3D打印技术参考创作未经联系授权谢绝转载。#机器人 #3D打印欢迎转发延伸阅读1.绿激光3D打印散热器如何帮助机器人更加“从容冷静”的奔跑2.3D打印最新Nature中科院化学所3.无支撑金属3D打印南航给出新方案4.全球工业3D打印市场规模超900亿信息量大

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