【極限果播】據外媒報道，由浙江理工大學，天津大學，南京由理工大學和立命館大學組成的研究聯盟利用3D打印技術創造了柔軟的機器人手指。這項研究旨在證明多材料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。
據悉，該機器人手指由嵌入式單電極摩擦電曲率傳感器(S-TECS)驅動，在無外接電源的情況下，仍能在超低工作頻率下誘發彎曲曲率。研究人員希望這項創新能夠為簡單快速的制造過程鋪平道路，未來可以生產出可控的軟機器人。
使用軟材料和柔性結構的混合物來構造機器人越來越多地為人口老齡化帶來的挑戰提供了解決方案。隨著軟機器人研究和新制造方法的發展，人機交互變得越來越安全，這為這項技術開辟了新的應用。現在已經可以直接打印出結構不透氣的復雜軟機器人和硬部件，比如2015年Wyss研究所生產的3D打印跳躍機器人。
據研究聯盟成員介紹，這種柔軟的機器人手指在設計之初就將基于壓電、導電、磁性和有機光學材料的軟件傳感器集成到了其軟件機器人設計中。然而，這些傳感器可能具有諸如原型制作時間長、電纜連接不穩定、系統組裝復雜和系統集成困難的缺點。
因此，研究小組選擇使用摩擦電傳感器。這種類型的組件具有很高的可擴展性和靈敏度，因此機械手可以實時主動感知其變形或響應。在這個過程中，3D打印發揮了巨大的作用。它不僅可以使用多種材料，還可以使用一步印刷工藝，縮短了原型制作時間。研究人員的S-TECS傳感器是通過將摩擦電曲率傳感器與可伸縮電極相結合而構建的，這避免了與上一個項目相同的集成復雜性。
這個柔軟的機器人手指的主體由九個連接到主空氣導管的充氣室組成，每個充氣室都是矩形的，為印刷S-TECS圖案提供平坦的表面。硬質增強室的寬度為2 mm，兩端有兩個墊片支撐S-TECS頂層，兩層之間的高度為3 mm..根據其腔室結構，附加指狀物只能在一個方向上彎曲。當手指彎曲時，S-TECS的頂層開始接近底層，直到完全接觸，被激活的觸點通電，產生電能。
研究人員使用Stratasys多材料Objet350 3D打印機將這種柔軟的機器人手指分為兩部分:增強的軟體和連接器，然后逐一制造出來。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。該裝置的摩擦起電層和軟體是用類似摩擦的AgilusBlack印刷材料制成的，因為其抗拉強度為2.75 MPa，斷裂伸長率為250%。在室溫下固化24小時，然后將手指的3D打印部分擰在一起，用硅膠粘上S-TECS，組裝完成。
通過改變表面結構、施加在其上的力和自動設定的工作頻率，測試傳感器在不同部件下的性能。沒有發現集成不同軟材料的傳感器會降低整個機器人系統的靈活性和適應性。
這項測試不僅證明了S-TECS作為自供電曲率傳感器的有效性，也證明了使用多材料3d打印技術創建具有摩擦電層的柔性機器人結構的可行性。因此，研究人員得出結論，這種方法可能在未來用于具有高級傳感功能的機器人應用中。