研究人员开发一款可自由移动3D打印机MobiPrint

       导读：随着3D打印技术的不断发展，传统固定式3D打印机的局限性逐渐显现。尽管它们在功能和精度上不断进步，但它们需要被固定在一个位置进行打印，这限制了它们的应用场景和便捷性。然而，随着创新的出现，这一局面正在被打破。

         2024年12月7日，华盛顿大学的研究团队开发出一款名为MobiPrint的创新桌面3D打印机。该设备不仅使用户能够在家中轻松制造各种物品，还具备前所未有的自主移动功能，能够独立到达指定位置进行打印作业。MobiPrint的独特之处在于它能够自动测量空间周长，并直接在地板上精确地打印出所需物品。
       项目由Daniel Campos Zamora领导，并在匹兹堡举行的ACM用户界面软件和技术研讨会上进行了展示。MobiPrint项目得到了美国国家科学基金会的资助，并由普渡大学助理教授、艾伦学院前博士生Liang He共同参与。

MobiPrint的创新特点

       这款创新的3D打印机融合了多项先进技术。系统的核心是一台经过改装的Prusa Mini+ 3D打印机，它被巧妙地安装在了Roborock S5扫地机器人的平台上。MobiPrint的用户交互通过一个专门设计的图形用户界面（GUI）实现，用户可在机器人绘制的室内地图上自由绘制和定位物体。
       为了实现精准的定位打印，系统采用了开源软件Valetudo，它利用与家用扫地机器人相同的LiDAR（光检测和测距）技术来绘制周围环境。这使得MobiPrint能够在不同类型的地面材料上进行打印，包括地毯、乙烯基和硬木地板，且打印尺寸最大可达180x180x65毫米。
        软件还提供了本地化功能，允许用户查看和校验机器人路径，无需依赖云端服务。用户可以利用MobiPrint的内置库选择预设模板，或上传个人设计文件。通过在地图上选定打印位置、调整设计尺寸和位置后，机器人将移动到指定位置，并直接在地板上进行物体的打印。MobiPrint使用常见的PLA生物塑料作为打印材料，能够制造出实用的结构件、家庭定制物品或环境艺术装饰品。
        目前，MobiPrint的打印模式为“停放并打印”：它会在地图上识别出预定的打印位置，随后停车并开始打印指定对象。由于打印过程中需要保持机器人稳定，这限制了它打印大型设计的能力。不过，项目负责人Daniel Campos Zamora正考虑扩展功能，以支持连续模式打印，从而实现更大尺寸物体的打印。

MobiPrint为视障人士提供服务

华盛顿大学的研究团队认为，MobiPrint不仅仅是一种用于美化家居的艺术3D打印设备，更是实现包容性社会的重要一步。由Daniel Campos Zamora领导的实验室专注于开发创新工具，旨在提升视障人士的生活品质。

Campos Zamora解释道：“激发这个项目的灵感之一，是研究如何利用触觉表面指示器帮助盲人和视力受限的用户在空间中导航。这些指示器能提供关键信息，比如在会议中辨认方向，或警示潜在危险，例如楼梯的存在。MobiPrint甚至能够制造坡道，以覆盖不平整的地面。”

艾伦学院的教授Jon E. Froehlich分享了他的愿景：“想象一个骑自行车的孩子，或者坐在轮椅上的朋友和家人，他们来到没有路缘的人行道尽头。如果未来我们可以让机器人在街上走动，建造一个坡道，哪怕它只工作了很短的时间，那也是非常棒的。这展示了环境的可重构性。”

研究人员目前正致力于使MobiPrint能够移除并回收打印的物体。他们还在探索在户外环境中使用不同材料，在其它表面（例如桌子或墙壁）上进行打印的可能性，尽管目前使用混凝土等材料还无法实现。

目前，项目的最终目标是让技术更加贴合人们的实际需求，使家庭和公共空间变得更加包容。这个项目不仅体现了技术进步，而且提供了一个真正改善日常生活的工具，尤其关注视障人士的需求。尽管MobiPrint仍在开发中，并存在一些限制，但它的潜在应用前景是美好的。

移动3D打印机器人未来的应用展望

       随着科技的不断进步，3D打印技术正在从传统固定式打印机的局限中解放出来，向着更加灵活、智能的方向发展。在未来，随着技术的进一步成熟和人工智能（AI）系统的引入，移动3D打印机器人有望在城市基础设施维修、建筑施工和公共艺术创作等领域扮演更加重要的角色。它们不仅能够替代人类进行一些重复性或危险性的工作，提高效率和安全性，还可以在紧急情况下快速响应，进行必要的修复或建设工作。