加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员认为，通过使用商用3D打印机将复杂的传感器嵌入机器人肢体和夹子中，他们更接近于设计这些所谓的“起床和移动机器人” 。
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由圣地亚哥大学的研究人员使用标准3D打印机开发的带有嵌入式传感器的新型软机器人的原型。 (图片来源：加州大学圣地亚哥分校David Baillot / Jacobs School)
然而，虽然这是他们最终目标的一个重要里程碑，但该大学雅各布工程学院的团队承认，他们需要改进所使用的材料，然后3D打印机器人才能完全发挥其预期效果。
研究人员表示，从历史上看，制造可以打印然后自动启动的机器人的挑战是为软机器人开发有效的传感器。典型的传感器采用刚性部件制造; 然而，软机器人显然需要比使用典型金属或塑料部件制造的机器人更灵活且具有更复杂的表面和运动的部件。
“软机器人的传感器设计是一个具有挑战性的问题，因为对其功能至关重要的设计参数范围很广(例如，几何形状，材料，驱动类型等)，”研究人员在发表于他们在Frontiers期刊上的工作的论文中写道。在机器人和AI。“虽然传统的刚性传感器在特定情况下可有效地用于软机器人，但直接集成到软机器人体内的传感器可以帮助改善其外部感受和内部感受能力。”
为克服这一障碍，研究人员采取了两步走的方法。首先，他们选择了商用打印机 - 用于许多机器人实验室的Stratasys Objet350 Connex3作为他们的制造方法。
据报道，他们还发现了一个帮助他们选择材料的发现。他们观察到3D打印机使用的材料之一是由碳颗粒制成，当连接到电源时，碳颗粒可以为传感器供电。研究人员报告称，他们使用这种黑色树脂制造嵌入由透明聚合物制成的机器人部件中的传感器。
玩材料
具体而言，研究人员使用了多种聚合物，包括柔性半透明光聚合物TangoPlus FLX930; 灵活的黑色光聚合物TangoBlackPlus FLX980; 一种刚性，透明的光聚合物，VeroClear RGD810; 和一种柔韧的低收率聚合物SUP705作为支撑材料。他们说，黑色树脂可作为传感器的导电痕迹。
“我们使用计算机辅助设计(CAD)软件创建传感器的几何形状，使用3D打印机制作我们的设计，并使用银浆和机械应变消除来固定电线，”研究人员写道。
研究人员创造了许多原型来证明他们的过程是有效的，包括机器人抓手和小型软机器人。
该团队在研究期间确实了解了他们的材料和工艺的某些限制。他们发现，当拉伸时，传感器在与人体皮肤大致相同的应变下失败，这并不是意料之外的。
然而，打印机使用的聚合物并不意味着通过设计导电，因此研究人员发现它们的性能并不是最佳的，他们说。机器人在实际运行之前还需要进行大量的后处理 - 包括清洗杂质以及干燥 - 因此尚未实现“起动和走动”特性。
