研究人員開發(fā)了一種靈活的新系統(tǒng)來創(chuàng)建軟機器人

普林斯頓大學的研究人員發(fā)明了氣泡鑄造，這是一種使用“花式氣球”制造軟機器人的新方法，這種氣球在充氣時會以可預測的方式改變形狀。

新系統(tǒng)包括將氣泡注入液體聚合物中，讓材料凝固并膨脹所得裝置，使其彎曲和移動。研究人員使用這種方法來設計和創(chuàng)造抓握的手、拍打的魚尾和收回球的緊身線圈。他們希望他們于 11 月 10 日發(fā)表在《自然》雜志上的簡單而通用的方法將加速新型軟機器人的開發(fā)。

傳統(tǒng)的剛性機器人有多種用途，例如制造汽車。“但他們將無法握住你的手，讓你在不折斷手腕的情況下移動到某個地方，”化學和生物工程助理教授、該研究的首席研究員皮埃爾-托馬斯布倫說。“它們天生不適合與柔軟的東西互動，比如人類或西紅柿。”

軟機器人使用更柔軟、更靈活的材料，使其成為需要輕觸的應用的理想選擇。有一天，它們可能會被用來收獲農產品、從傳送帶上抓取精致的物品或提供個人護理。它們也可能用于醫(yī)療保健，例如用于康復的可穿戴外裝或環(huán)繞心臟以幫助其跳動的植入式設備。

設計軟機器人的一項挑戰(zhàn)是控制它們的拉伸和變形方式，這決定了它們如何移動。所有機器人都有引起運動的組件，稱為執(zhí)行器。與根據關節(jié)以固定方式移動的剛性機器人不同，軟機器人中的材料具有以無限多種方式移動和擴展的潛力。

氣泡鑄造提供了一種簡單、靈活的方法來使用流體力學的基本規(guī)則(流體物理學)為軟機器人創(chuàng)建執(zhí)行器。該方法使用一種稱為彈性體的液體聚合物，該聚合物固化后成為一種橡膠狀的彈性材料。它被注射到一個簡單的模具中，如吸管或更復雜的形狀，如螺旋形或鰭狀肢。接下來，研究人員將空氣注入液體彈性體中，以在模具的整個長度上形成一個長氣泡。由于重力，隨著彈性體排到底部，氣泡慢慢上升到頂部。一旦彈性體硬化，就可以將其從模具中取出并用空氣充氣，這會導致帶有氣泡的薄面在較厚的底座上拉伸和卷曲。

通過控制一些因素——涂在模具上的彈性體的厚度、彈性體沉降到底部的速度以及固化所需的時間——研究人員可以決定所產生的致動器將如何移動。換句話說，“流體力學正在做這項工作，”布倫說。

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