3D打印｜哈佛科學家3D打印出世界首個軟體章魚機器人

近日，在哈佛大學，由一群來自3D打印、機械工程、微流體控制等領域的科學家們組成的研究團隊向外界展示了世界上**臺自主、無約束的完全軟機器人。這個小小的3D打印機器人——綽號為Octobot——有可能為新一代的全軟、自主機器人鋪平道路。

在從下面的視頻可以看到Octobot的活動情況。據科學家們稱，這個軟機器人是完全自主的，它是研究人員結合了嵌入式3D打印技術、注塑成型和軟光刻技術制造出來的。

據了解，軟機器人是機器人領域的前沿地帶，它有望徹底改變人類與機器的互動。不過這一次研究人員要做的是一個里里外外全軟的機器人。而之前，機器人的電動動力系統和控制系統——如電池和電路板——一直沒有辦法用軟性材料來完成。要知道迄今為止，現在的軟機器人要么被綁在其它系統上，要么不得不靠硬部件來支撐。

哈佛大學Wyss生物工程研究所核心成員Robert Wood博士和Jennifer Lewis博士領導了這項研究。他們也分別是哈佛John A. Paulson工程與應用科學院的Hansj?rg Wys生物工程教授和Charles River工程與應用科學教授。這項研究成果被發表在了近期的《Nature》雜志上。

“創造一個全軟的機器人一直是軟機器人研究領域的一個長期愿景，但是在此之前，人們一直不得不努力嘗試用類似軟系統取代剛性部件，如電池和電子控制等，然后放到一起?！盬ood說：“這項研究顯示我們可以很容易地制造出一個簡單的全軟機器人的關鍵部件，從而為更復雜的設計奠定基礎?！?br style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box;word-wrap:break-word !important;" />

“通過混合組裝方法，我們能在軟機器人體內以快速的方式3D打印出每個所需的功能部件，包括燃料存儲、電源和驅動等?！盠ewis說：“Octobot只是一個簡單的例子，旨在展示我們對于嵌入式自主功能性的集成設計和增材制造能力?！?/span>

從圖片上看，軟機器人Octobot很像一只章魚，事實上，章魚也確實是在軟機器人科學家們一直的靈感源泉。這種有趣的生物盡管沒有骨架，但是可以展示出令人難以置信的力量和敏捷性。

據了解，Octobot是氣動式的，即它的運動要依靠氣體的壓力，而非電力。該機器人體內的一個反應裝置會將極少量的液體燃料（過氧化氫）轉化為大量的氣體，這些氣體會注入Octobot的武器，使它們像氣球一樣膨脹。

全軟機器人Octobot不靠電力做動力來源，它實際上依靠包含化學反應的微流控通道自動完成它的動作。

“以前軟體機器人的動力來源總是依賴某種類型的剛性構件。”該研究的共同**作者Michael Wehner說：“關于過氧化氫最美妙的是，通過這種化學物質與催化劑（鉑）的簡單反應，使我們能夠取代剛性動力來源?！?br style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box;word-wrap:break-word !important;" />

而為了控制反應過程，這個研究團隊使用了一種微流控邏輯電路。這個電路實際上是一個簡單的電子振蕩器的軟性類似物，它可以控制過氧化氫向Octobot分解氣體的過程。

“整個系統制造起來很簡單，它結合了三種制造方法——軟光刻、注塑成型和3D打印。使用這些技術，我們可以快速制造這些設備?！痹擁椖康牧硪幻芯咳藛TRyan Truby說。

制造技術的簡單性為更復雜的設計鋪平了道路。接下來，哈佛研究團隊希望能設計出可以爬行、游泳和與環境互動的Octobot。

“這項研究只是一個概念驗證。”Truby說?！拔覀兿Ｍ约旱倪@些用于創建軟機器人的方法能夠對那些機器人學家、材料科學家和專注于先進制造的研究人員有所啟發?！?/span>