一种新的三维打印方法嵌入机器人执行器中的传感功能

哈佛大学的研究人员已经建造了由自然启发的软机器人，它们可以爬行、游泳、抓取精细的物体，甚至帮助心脏跳动，但这些设备都无法感知和响应周围的世界。

这就要改变了。

灵感来自我们身体的感官能力，在哈佛约翰A.保尔森工程与应用科学学院的研究人员（海）和威斯生物启发工程学院已创建软机器人的嵌入式传感器，可以感知运动，压力，触摸开发平台，甚至温度。

“我们的研究是软机器人基础性的进步，”Ryan Truby说，论文和最近的博士研究生在海第一作者。“我们的制造平台使复杂的传感图案可以很容易地集成到软机器人系统中。”

在软机器人中集成传感器是很困难的，部分原因是因为大多数传感器，如传统电子学中使用的传感器都是刚性的。为了应对这一挑战，研究人员开发了一种有机离子液体导电油墨，它可以在软质弹性体基体中进行3D打印，其中包括大多数软机器人。

该技术被称为嵌入式3D打印-无缝和快速集成多个功能和材料在一个单一的软体。

“到目前为止，大多数集成传感器/执行器用于软机器人系统已经相当完善，”Michael Wehner说，在纸的海洋和合著者前博士后研究员。“通过在这些软系统中直接打印离子液体传感器，我们为设备设计和制造开辟了新的途径，最终将使真正的软机器人闭环控制。”

制备装置，研究人员依靠建立3D打印技术在Jennifer Lewis实验室开发的生物启发工程在海和Wyss研究所的核心成员hansjorg Wyss教授。该技术被称为嵌入式3D打印-无缝和快速集成多个功能和材料在一个单一的软体。

Lewis说：“这项工作代表了嵌入式3D打印所提供的功能的最新例子，这是我们实验室首创的技术。

“设计这种方法的灵活性是无与伦比的功能，”特鲁比说。“这种新的墨水与我们的嵌入式3D打印过程相结合，使我们能够同时结合软测量和驱动在一个集成的软机器人系统。”

为了测试传感器，研究小组打印了一个由三个软手指或执行器组成的软机器人手爪。研究人员测试了夹持器感知压力、曲率、接触和温度的能力。他们嵌入多个接触传感器，使夹持器能够感知光线和深度接触。

“软机器人通常由传统的成型技术，约束几何的选择有限，在商业3D打印的情况下，材料的选择，阻碍了设计的选择，”Robert Wood说，工程查尔斯河教授和海洋应用科学，Wyss研究所的核心成员，与论文的合著者。&nbsp；“在刘易斯实验室开发的技术有机会改变机器人是如何创建从连续的过程和创建复杂的单片嵌入式传感器和执行器的机器人。”

接下来，研究人员希望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。

研究的合著者Abigail Grosskopf、Daniel Vogt和Sebastien Uzel。这是支持部分由美国国家科学基金会通过麦迪逊和哈佛Wyss生物工程研究所。