研究人员开发工艺流程来指导软体机器人领域的 3D 打印

软机器人 是人工智能中一个不断发展的领域。 这些系统能够安全地适应复杂的环境，并且可以具有从米到亚微米的各种设计和长度尺度。 

毫米级的软机器人具有特别重要的意义，因为它们能够由气动压力控制的微型执行器组合而成。 这些软机器人可用于在复杂的有限区域中导航以及操纵小物体。 

将软气动机器人缩小到毫米的后果之一是它们具有更精细的功能。这些减少了不止一个数量级。当通过模制和软光刻等传统方式创建它们时，这种设计需要大量的精致。有一些新技术，如数字光处理（DLP），可以产生很高的理论分辨率，但仍然很难做到不堵塞。 3D打印微型软体气动机器人的成功例子并不常见。 

来自新加坡和中国的研究人员，主要来自 新加坡科技与设计大学 （SUTD）， 南方科技大学 （南方科技大学），以及 浙江大学 浙江大学 (ZJU) 创建了一个通用工艺流程来指导软机器人微型气动执行器的 DLP 3D 打印。 它们的整体尺寸为 2-15 毫米。 该研究发表于 先进材料技术. 

“我们利用 DLP 3D 打印的高效率和分辨率来制造微型软体机器人执行器，”来自清华大学的 Qi (Kevin) Ge 副教授说道。 南科大，该研究项目的首席研究员。 “为了确保印刷产品可靠的印刷保真度和机械性能，我们引入了一种新的范例，用于系统、高效地定制材料配方和关键加工参数。”

DLP 3D 打印的工作原理是将光吸收剂添加到聚合物溶液中。 这增强了横向和垂直方向的打印分辨率。 增加用量会导致材料弹性迅速下降。 弹性对于软机器人承受大变形极其重要。 

“为了实现合理的权衡，我们首先选择了在投射的紫外光波长下具有良好吸光度的光吸收剂，并根据机械性能测试确定了合适的材料配方。 接下来，我们表征了固化深度和 XY 保真度，以确定曝光时间和切片层厚度的合适组合，”来自 SUTD 的共同第一作者 Yuan-Fang Zhu 解释道。

“通过遵循这一工艺流程，我们能够在自建的多材料 3D 打印系统上生产出各种具有各种结构和变形模式的微型软气动机器人执行器，所有这些都比一枚新加坡元硬币还要小。 相同的方法应该与商业立体光刻（SLA）或DLP 3D打印机兼容，因为不需要修改硬件，”通讯作者、南方科技大学葛奇教授说。

除此之外，研究人员还开发了一种软碎片清除器，它具有连续机械手和 3D 打印微型软气动夹具。 它能够穿过有限的空间并收集难以到达的小物体。 

这些新进展将有助于 3D 打印具有复杂几何形状和复杂多材料设计的微型软机器人。 将印刷微型软气动执行器集成到机器人系统中将提供许多机会。 这些新技术可应用于喷气发动机维护、微创手术等领域，并将不断发展，惠及更多领域。 

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