哈佛大學(xué)開發(fā)出可以感知運(yùn)動、壓力和溫度3D打印柔性機(jī)器人

近日，哈佛大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一個(gè)平臺，用于創(chuàng)建帶嵌入式傳感器的3D打印柔性機(jī)器人，這些傳感器可以檢測運(yùn)動、壓力、觸摸和溫度。研究人員稱其為軟機(jī)器人領(lǐng)域的“基礎(chǔ)性進(jìn)展”。

兩所世界領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)并不常常存在于同一所大學(xué)。但是，大多數(shù)大學(xué)不像哈佛大學(xué)那樣，John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）和Wyss生物啟發(fā)工程研究所最近聯(lián)手開發(fā)了用于創(chuàng)建軟機(jī)器人的3D打印平臺。此前，哈佛大學(xué)的研究人員已經(jīng)能夠構(gòu)建可以執(zhí)行各種功能的軟式機(jī)器人：游泳、拿著物體，甚至協(xié)助人類心跳。然而，沒有一個(gè)能夠充分地理解和響應(yīng)外部刺激。

哈佛研發(fā)的新型3D打印平臺改變了這一切，使科學(xué)家們能夠創(chuàng)造可感知運(yùn)動、壓力、觸覺和溫度的柔性機(jī)器人。這對軟機(jī)器人領(lǐng)域來說是一個(gè)巨大的飛躍，也是增材制造技術(shù)的一個(gè)非常令人興奮的應(yīng)用。“我們的研究代表了軟機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)性進(jìn)展，”研究論文的第一作者Ryan Truby評論道。“我們的制造平臺能夠?qū)?fù)雜的傳感圖案輕松集成到柔性機(jī)器人系統(tǒng)中。”

該過程的秘訣是傳感器自身的3D打印，這是由有機(jī)離子液體導(dǎo)電油墨制成的。這種油墨可以在機(jī)器人的柔軟的彈性體基體中3D打印，并且使傳感器變軟，之前它們是剛性的。

“迄今為止，用于軟機(jī)器人的大多數(shù)集成傳感器/執(zhí)行器系統(tǒng)已經(jīng)非常簡單，”SEAS的前博士后研究員兼論文合著者M(jìn)ichael Wehner說。“通過在這些軟系統(tǒng)中直接打印離子液體傳感器，我們?yōu)樵O(shè)備設(shè)計(jì)和制造開辟了新的途徑，最終將允許對軟機(jī)器人進(jìn)行真正的閉環(huán)控制。”

該過程涉及使用嵌入式3D打印技術(shù)，這是由Wyss研究所的Jennifer A. Lewis開創(chuàng)的技術(shù)。“這種方法的功能和設(shè)計(jì)靈活性是無與倫比的，”Truby說。“這種新型油墨與我們的嵌入式3D打印工藝相結(jié)合，使我們能夠在一個(gè)集成式柔性機(jī)器人系統(tǒng)中結(jié)合軟感應(yīng)和驅(qū)動。”

哈佛大學(xué)的研究人員測試了他們的3D打印平臺，他們通過制造一個(gè)柔軟的機(jī)器人抓手來測試充氣壓力、曲率、觸摸和溫度，他們說他們的新工藝可以“改變機(jī)器人的創(chuàng)造方式”。他們現(xiàn)在計(jì)劃嘗試機(jī)器學(xué)習(xí)來改進(jìn)軟機(jī)器人設(shè)備。

據(jù)悉，標(biāo)題為“通過嵌入式3D打印創(chuàng)建柔軟體感執(zhí)行器”的研究論文已發(fā)表在Advanced Materials雜志上。

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