2020年6月1日，外媒報道稱，浙江理工大學，天津大學，南京來自日本理工大學和立命館大學的一個研究團隊利用3D打印技術制造了一個柔軟的機器人手指。
該裝置由嵌入式單電極摩擦電曲率傳感器(S-TECS)供電，可在超低工作頻率下感應彎曲曲率，無需外接電源即可實現添加數字彎曲曲率。該設備是作為概念驗證而制造的。多材料3D打印不僅可以用于制造軟致動器，還可以用于制造功能傳感器。研究人員希望這項創新可以用來制造可控的軟機器人。
△3D打印的機器人手指由九層腔體組成(如圖)，照片來自Science Direct。
構造機器人手指的獨特方法
隨著軟機器人研究的進展和新制造方法的發展，人與機器人的交互越來越安全，這為這項技術開辟了新的應用空間。比如現在已經可以直接打印出一個具有不透氣的復雜結構和堅硬部件的軟體機器人。這種發展帶來了一些創新，例如Wyss研究所在2015年生產的3D打印跳躍機器人。
其他軟機器人項目，如Wyss團隊的項目，也將基于壓電、導電、磁性和有機光學材料的軟傳感器集成到他們的軟機器人設計中。然而，據研究人員稱，這些傳感器可能存在一些缺點，如原型設計時間長，電纜連接不穩定，系統組裝復雜，系統集成困難。
因此，研究小組選擇使用接觸式帶電傳感器。這類部件具有很高的拉伸性和靈敏度，可以讓機器人手指實時主動感知其變形或反應。在這個過程中使用3D打印還使團隊能夠使用多種材料，并通過使用一步打印過程縮短了原型制作時間。通過接觸通電曲率傳感器和可拉伸電極的組合，研究人員的TECS傳感器成功避免了與之前項目相同的集成復雜性。
△S-TEC傳感器如何引起接觸電化學的概述，圖片來自Science Direct。
將S-TEC傳感器集成到3D打印零件中
該裝置的主體由連接到主氣道的九個充氣室組成，并且每個充氣室的形狀為矩形，這提供了用于印刷S-TECS圖案的平面。硬加固充氣室的寬度為2毫米，兩端有兩個墊圈來支撐S-TECS的頂層，兩層之間的高度為3毫米。根據其腔體結構，加數只能向一個方向彎曲。當手指彎曲時，S-TECS的頂層開始接近底層，直到完全接觸，從而激活接觸電，產生電流。
這個設備基于Stratasys。公司由Objet350 3D打印機制作，分為兩部分:強化軟件體和連接器。S-TECS的圖案直接印刷在手指主體的頂面上，以簡化整個制造過程并減少生產時間。該裝置的三層和軟件由類似橡膠的AgilusBlack印刷材料制成，因為其拉伸強度為2.75MPa，斷裂伸長率為250%。在室溫下固化24小時。當手指的3D打印部件被擰在一起，S-TECS被硅膠粘合劑連接起來，組裝就完成了。
研究人員通過改變傳感器的表面結構、對其施加的力以及工作頻率的自動設置，測試了傳感器在不同條件下的性能。研究人員發現，將傳感器與不同的軟材料集成在一起，并不會降低整個機器人系統的靈活性和適應性。此外，在0.06Hz的超低工作頻率下，該傳感器被證明可以測量高達8.2 m-1的手指曲率。
該試驗不僅證明了S-TECS作為自供電曲率傳感器的有效性，也證明了利用多材料3D打印技術制作接觸式電氣化柔性機器人結構的可行性。研究人員認為，這種方法未來可能用于具有高級傳感功能的機器人應用中。
快速原型制造與軟機器人技術
3D打印技術已經被用于制造軟性機器人，應用范圍很廣，從航空航天到醫療都有。
來自紐約康奈爾大學的研究人員在2020年1月開發了一種3D打印的柔軟機器人肌肉，可以通過出汗來控制其內部溫度。它的軟手指致動器可以保持水分，并對溫度做出反應，從而自我冷卻。
2019年5月，美國宇航局的一對研究人員利用3D打印技術成功制造了一種軟機器人致動器，這是機器人運動部件動畫和控制的關鍵部件。這項研究是對太空中潛在軟機器人應用的更廣泛調查的一部分。
羅格斯大學新不倫瑞克分校的研究人員在2018年5月創造了一種新的水凝膠3D打印材料，這種材料非常靈活，可以像人一樣走路。該材料是為醫療行業的應用而開發的，可用于組合。藥物它被輸送到身體的目標部位，這降低了患者受傷的風險。
研究人員的研究結果在他們題為“基于多材料3D打印的具有自供電摩擦電曲率傳感器的柔軟機器人手指”的論文中詳細介紹了他們的發現。。這項研究發表在《科學指導》雜志上，朱明珠，謝，宣，島岡和川村佐藤是這項研究的共同作者。