研究人员开发流程以指导软体机器人领域的3D打印

软体机器人是人工智能领域中一个快速发展的领域。这些系统能够安全地适应复杂的环境，并且可以具有各种设计和尺寸，从米到亚微米。

毫米级的软体机器人具有特殊的重要性，因为它们可以由微型执行器组成，通过气压控制。这些软体机器人对于导航复杂的封闭空间和操作小物体非常有用。

将软体机器人缩小到毫米尺寸的一个后果是，它们具有更细的特征，这些特征的尺寸减少了一个数量级。使用传统方法如模制和软光刻制造这些机器人需要非常精细。有一些新技术，如数字光处理（DLP），可以产生高理论分辨率，但仍然容易堵塞。成功的3D打印微型软体机器人实例并不常见。

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(SUSTech)和浙江大学(ZJU)，创建了一个通用的流程以指导DLP 3D打印微型气动执行器用于软体机器人。这些执行器的总尺寸为2-15毫米。该研究发表在高级材料技术上。

“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，”SUSTech的副教授Qi（Kevin）Ge说，他是该研究项目的首席研究员。“为了确保可靠的打印保真度和机械性能，我们引入了一种新的范式，以系统地和高效地调整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，这可以提高打印分辨率。增加光吸收剂的量会导致材料弹性的快速降低。弹性对于软体机器人来说至关重要，因为它们需要承受大变形。

“为了实现合理的折衷，我们首先选择了一种具有良好吸收性的光吸收剂，并根据机械性能测试确定了适当的材料配方。然后，我们表征了固化深度和XY保真度，以确定合适的曝光时间和切片层厚度，”SUTD的共同第一作者Yuan-Fang Zhang解释道。

“通过遵循这一流程，我们能够在自建的多材料3D打印系统上生产出各种结构和形态的微型软气动机器人执行器，所有这些都小于一枚新加坡元硬币。相同的方法应该与商业立体光刻（SLA）或DLP 3D打印机兼容，因为不需要任何硬件修改，”SUSTech的通讯作者Qi Ge教授说。

此外，研究人员还开发了一种软体碎屑清除器，具有连续操纵器和3D打印的微型软气动抓取器。它可以导航通过封闭空间并收集难以触及的小物体。

这些新发展将有助于3D打印具有复杂几何形状和精密多材料设计的微型软体机器人。将打印的微型软气动执行器集成到机器人系统中将提供许多机会。这些新技术可以应用于诸如喷气发动机维护和微创手术等领域，并将继续发展以造福更多领域。

请访问新加坡科技与设计大学，获取有关这些领域当前研究的更多信息。