科技前沿信息新颖的3D打印方法在机器人执行器嵌入了传感功能

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哈佛大学的研究人员已经建筑了灵感来自大自然的软机器人，可以爬行，游泳，抓住精巧的物体，甚至可以帮助跳动的心脏，但这些设备中没有一个能够感知并响应周围的世界。

那马上改变。

哈佛John A. Paulson工程与应用科学学院和Wyss生物启示工程研究所的研究人员受到我们身体感官能力的启示，开辟了一个平台，用于创建具有嵌入式传感器的软机器人，可以感知运动，压力，触觉，甚至温度。

该研究发表在Advanced Materials上。

“我们的研究代表了软机器人的基础进步，”该论文的第一作者，最近的博士生Ryan Truby说。在SEAS毕业。“我们的创造平台可以将复杂的传感图案轻松集成到软机器人系统中。”

在软机器人中集成传感器向来很困难，部分原因是大多数传感器(例如传统电子设备中使用的传感器)都是刚性的。为了应对这一挑战，研究人员开辟了一种有机离子液体导电油墨，可以在包含大多数软机器人的软弹性体基质中进行3D打印。

“到目前为止，软机器人中使用的大多数集成传感器/执行器系统都非常简陋，”SEAS的前博士后研究员，该论文的共同作者Michael Wehner说。“通过在这些软系统中直接印刷离子液体传感器，我们开发了设备设计和创造的新途径，最终将实现软机器人的真正闭环操纵。”

Wehner现在是加州大学圣克鲁兹分校的助理教授。

为了创造这种装置，研究人员依靠在Jennifer Lewis实验室开辟的已建立的3D打印技术，SEAS的Hansjorg Wyss生物启示工程教授和Wyss研究所的核心教员。这项技术 - 称为嵌入式3D打印 - 可以在一个柔软的机身内无缝快速地集成多种功能和材料。

“这项工作代表了嵌入式3D打印所提供的支持功能的最新例证 - 这是我们实验室开创的技术，”Lewis说。

“这种方法的功能和设计灵便性是无与伦比的，”Truby说。“这种新型墨水与我们的嵌入式3D打印工艺相结合，使我们能够在一个集成的软机器人系统中结合软测量和驱动。”

为了测试传感器，该团队打印了一个由三个柔软的手指或执行器组成的软机器人手柄。研究人员测试了夹具检测充气压力，曲率，接触和温度的能力。它们嵌入了多个接触式传感器，因此夹持器可以感知光线和深度触摸。

“软机器人通常受到限制几何形状选择的传统模塑技术的限制，或者在商业3D打印的情况下，材料选择会阻碍设计选择，”SEAS工程与应用科学Charles River教授Robert Wood说。 Wyss Institute的教员，该论文的共同作者。“路易斯实验室开辟的技术有机会彻底改变机器人的制造方式 - 摆脱顺序过程，制造出具有嵌入式传感器和执行器的复杂单片机器人。”

接下来，研究人员希翼利用机器学习的力量来训练这些设备，以掌握不同大小，形状，表面纹理和温度的物体。

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