SEAS工程师3D打印第一个自主,完全软的机器人 2016-09-10 07:50:08

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使用3D打印机,哈佛大学的工程师们展示了第一台自动,不受束缚,完全柔软的机器人

这个小型机器人 - 绰号“octobot” - 可以为新一代这样的机器铺平道路

软机器人可以帮助彻底改变人类与机器的交互方式

但研究人员一直在努力构建完全合规的机器人

电力和控制系统 - 例如电池和电路板 - 是刚性的,到目前为止,软体机器人已被系在车外系统或装有硬部件

查尔斯河工程与应用科学教授Robert Wood和哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的Hansjorg Wyss生物启发工程教授Jennifer A. Lewis领导了这项研究

Lewis和Wood也是哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的核心教员

“软机器人领域的一个长期愿景就是创造出完全柔软的机器人,但斗争一直在用类似的软系统取代电池和电子控制等刚性部件,然后将它们放在一起,”伍德说

“这项研究表明,我们可以轻松制造一个简单,完全柔软的机器人的关键部件,为更复杂的设计奠定基础

”该研究在自然杂志上有所描述

“通过我们的混合装配方法,我们能够以快速的方式对软机器人体内所需的每个功能部件进行3D打印,包括燃料储存,动力和驱动,”Lewis说

“octobot是一个简单的实施例,旨在展示我们的集成设计和添加制造策略,用于嵌入自主功能

”章鱼长期以来一直是软机器人的灵感源泉

这些好奇的生物可以执行令人难以置信的力量和灵巧的壮举,没有内部骨架

哈佛的octobot是基于气动的,因此在压力下由气体驱动

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octobot的手臂并像气球一样膨胀

“软机器人的燃料来源一直依赖于某些类型的刚性部件,”伍德实验室的博士后研究员,该论文的共同第一作者迈克尔·韦纳说

“关于过氧化氢的奇妙之处在于化学品和催化剂之间的简单反应 - 在这种情况下是铂 - 可以让我们取代刚性电源

”为了控制反应,该团队使用了基于开创性工作的微流体逻辑电路

共同作者兼化学家George Whitesides,Woodford L.和Ann A. Flowers大学教授以及Wyss的核心教员

该电路是一个简单的电子振荡器的软模拟,控制过氧化氢在octobot中分解成气体的时间

“整个系统制作简单

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实验室的研究生和该论文的共同第一作者Ryan Truby说

装配过程的简单性为更复杂的设计铺平了道路

接下来,哈佛团队希望设计一个可以爬行,游泳并与其环境互动的octobot

“这项研究证明了这一点,”Truby说

“我们希望我们创建自动软机器人的方法能激发机器人专家,材料科学家和专注于先进制造的研究人员

”该论文由Wyss Institute的Daniel Fitzgerald和康奈尔大学的Bobak Mosadegh共同撰写

该研究由国家科学基金会通过哈佛大学材料研究科学与工程中心和Wyss研究所提供支持

出版物:Michael Wehner等人,“完全软,自主机器人的综合设计和制造策略”,Nature 536,451-455(2016年8月25日)doi:10.1038 / nature19100资料来源:Leah Burrows,SEAS Communications