首爾國立大學(SNU)的研究人員開發了一種新型3D打印傳感器，使人類能夠與變形的軟機器人系統進行遠程交互。
事實證明，該多功能裝置可以隨意拉伸和彎曲成復雜的形狀，還具有光學、微流體和壓阻傳感功能。在測試期間，該團隊能夠將其傳感器集成到可穿戴和激勵驅動的致動器中，從而允許用戶遠程控制多個機器人設備。
研究人員可以將他們的3D打印傳感器(如圖所示)集成到多個軟機器人設備中。
圖片來自《科學機器人》雜志。
讓柔軟的機器人更加靈敏
為了使機器人系統與環境和人類更好地互動，科學家們做了大量的研究。最初，這些研究集中在可以響應輸入(如電阻或光強)的傳感器上，但許多傳感器一次只能檢測一種變形模式。
雖然微流控和織物器件在這一領域顯示出了前景，但它們只能區分一種傳感元件，因此無法區分不同類型?？紤]到單個激勵可以引起多個變形響應，創造一個適應性更強的軟傳感器還是非常必要的。
已經采用了各種方法來制造多模式機器人，包括在彈性結構中嵌入流體通道或傳感元件。然而，將傳感器物理組合到一個結構中通常會影響它們的尺寸，并增加設計和制造過程的復雜性。
使用3D打印，科學家可以將三種不同的傳感元件集成到一個設備中(如圖所示)。
圖片來自《科學機器人》雜志。
該團隊的新型多模式傳感器
為了克服之前項目的局限性，團隊3D打印了一個多功能傳感器，它可以檢測到單一的變形模式，并立即將它們全部解耦。該裝置本身具有微流體通道，通道內填充有離子液體、彈性外殼和導電織物層。
理論上，當團隊的設計變形時，它的通道會充當傳感器，改變電阻。為了將其付諸實踐，研究人員將他們的設備置于不同的力下，并部署了機器學習技術，以在模擬過程中測量其多模態能力。
在施加局部接觸壓力之前，傳感器從旋轉關節的中性軸彎曲，以模擬拉伸、壓縮和彎曲。結果表明，裝置信號的靈敏度隨施加壓力的位置而變化，表明它可能對外界刺激作出反應。
為了證明他們的傳感器在人機界面方面的潛力，科學家們建造了兩個原型系統。一個是可穿戴設備，使用戶能夠精確控制無人機和機械臂，另一個是由四個執行器組成的軟機器人“手腕”，可以對外力做出反應。
雖然團隊承認還需要進一步的測試來消除人工生產步驟，但與其他設計相比，他們認為他們的設備是向前邁出的重要一步。未來，科學家們相信他們的傳感器可以應用于大型機器人，從而為它們提供多達十種不同的傳感功能。
軟機器人技術的進展
研究人員越來越多地采用3D打印技術來制造具有更復雜設計和高級功能(從感覺走路到出汗)的軟機器人。
來自浙江理工大學，天津大學，南京來自理工大學和立命館大學的科學家已經開發出3D打印的柔軟機器人手指。該團隊制作了他們的加法圖，以證明各種材料可以用來簡化機器人的生產過程。
與此同時，康奈爾大學的研究人員3D打印出了一種柔軟的機器人肌肉，可以通過汗水控制內部溫度。柔性手指驅動器可以使無約束機器人長時間運行而不會過熱。
在其他地方，加州大學圣地亞哥分校的一個團隊已經部署了增材制造來生產受行走昆蟲啟發的機器人。有預算意識的機器人旨在降低尋求進入這一領域的愛好者和研究人員的入門成本。