哈佛大学的工程师们用3D打印机展示了首个自主的、不受束缚的、完全软性的机器人。这个昵称为“章鱼机器人”的小型机器人可能为新一代此类机器铺平道路。

 

软机器人技术可能有助于彻底改变人类与机器的互动方式。但研究人员一直在努力制造完全兼容的机器人。电力和控制系统——如电池和电路板——都是刚性的，到目前为止，软体机器人要么被拴在一个离板系统上，要么被硬组件操纵。天富平台优势

 

罗伯特·伍德，查尔斯河工程和应用科学教授，詹妮弗·a·刘易斯，哈佛大学约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)的生物工程学汉斯约格·韦斯教授，领导了这项研究。Lewis和Wood也是哈佛大学Wyss生物工程研究所的核心教员。

 

“软机器人领域的一个长期愿景是创造完全软性的机器人，但一直存在的问题是用类似的软系统来取代电池和电子控制等刚性部件，然后把它们组装在一起，”伍德说。“这项研究表明，我们可以很容易地制造出一个简单的、完全柔软的机器人的关键部件，这为更复杂的设计奠定了基础。”

 

这项研究发表在《自然》杂志上。

 

Lewis表示:“通过我们的混合组装方法，我们能够快速3d打印软机器人身体所需的每个功能部件，包括燃料存储、动力和驱动。”“章鱼机器人是一个简单的化身，旨在展示我们的集成设计和添加制造策略，以嵌入自主功能。”天富平台优势

 

章鱼一直是软机器人的灵感来源。这些奇怪的生物可以在没有内部骨骼的情况下展现出令人难以置信的力量和敏捷。

 

哈佛大学的章鱼机器人是基于气动的，因此是在压力下由气体驱动的。机器人内部的反应将少量液体燃料(过氧化氢)转化为大量气体，这些气体流入章鱼机器人的手臂，使其像气球一样膨胀。

 

“软机器人的燃料来源一直依赖于某种类型的刚性组件，”木材实验室的博士后研究员、论文的联合第一作者迈克尔·韦纳(Michael Wehner)说。“关于过氧化氢的奇妙之处在于，化学物质和催化剂之间的简单反应——在这种情况下是铂——可以让我们取代死板的电源。”

 

为了控制反应，该团队使用了微流控逻辑电路，这是基于作者之一、化学家乔治·怀特塞德斯(George Whitesides)的开创性工作。怀特塞德斯是伍德福德L.和安·a·弗拉斯大学(Woodford L. and Ann a . Flowers University)教授，也是怀斯的核心教员。该电路是一种简单电子振荡器的软模拟，控制过氧化氢在章鱼机器人体内何时分解为气体。

 

“整个系统制作起来很简单。通过结合三种制造方法——软光刻、模塑和3D打印——我们可以快速制造这些设备，”Lewis实验室的研究生Ryan Truby说，他也是这篇论文的共同第一作者。

 

装配过程的简单性为更复杂的设计铺平了道路。接下来，哈佛大学的研究小组希望设计出一种能爬行、游泳并能与环境互动的章鱼机器人。

 

“这项研究是一个概念验证，”Truby说。“我们希望，我们创造自主软机器人的方法能激励机器人学家、材料科学家和专注于先进制造的研究人员。”

 

这篇论文的合著者是威斯研究所的丹尼尔·菲茨杰拉德和康奈尔大学的博巴克·摩萨德。这项研究是由美国国家科学基金会通过哈佛材料研究科学与工程中心和Wyss研究所支持的。