中日两国研究出3D打印软体机器人手指，可作用于制造软致动器

　　【极限果播】据外媒报道，由浙江理工大学，天津大学，南京由理工大学和立命馆大学组成的研究联盟利用3D打印技术创造了柔软的机器人手指。这项研究旨在证明多材料3D打印不仅可以用于制造软致动器，还可以用于制造功能传感器。

　　据悉，该机器人手指由嵌入式单电极摩擦电曲率传感器(S-TECS)驱动，在无外接电源的情况下，仍能在超低工作频率下诱发弯曲曲率。研究人员希望这项创新能够为简单快速的制造过程铺平道路，未来可以生产出可控的软机器人。

　　使用软材料和柔性结构的混合物来构造机器人越来越多地为人口老龄化带来的挑战提供了解决方案。随着软机器人研究和新制造方法的发展，人机交互变得越来越安全，这为这项技术开辟了新的应用。现在已经可以直接打印出结构不透气的复杂软机器人和硬部件，比如2015年Wyss研究所生产的3D打印跳跃机器人。

　　据研究联盟成员介绍，这种柔软的机器人手指在设计之初就将基于压电、导电、磁性和有机光学材料的软件传感器集成到了其软件机器人设计中。然而，这些传感器可能具有诸如原型制作时间长、电缆连接不稳定、系统组装复杂和系统集成困难的缺点。

　　因此，研究小组选择使用摩擦电传感器。这种类型的组件具有很高的可扩展性和灵敏度，因此机械手可以实时主动感知其变形或响应。在这个过程中，3D打印发挥了巨大的作用。它不仅可以使用多种材料，还可以使用一步印刷工艺，缩短了原型制作时间。研究人员的S-TECS传感器是通过将摩擦电曲率传感器与可伸缩电极相结合而构建的，这避免了与上一个项目相同的集成复杂性。

　　这个柔软的机器人手指的主体由九个连接到主空气导管的充气室组成，每个充气室都是矩形的，为印刷S-TECS图案提供平坦的表面。硬质增强室的宽度为2 mm，两端有两个垫片支撑S-TECS顶层，两层之间的高度为3 mm..根据其腔室结构，附加指状物只能在一个方向上弯曲。当手指弯曲时，S-TECS的顶层开始接近底层，直到完全接触，被激活的触点通电，产生电能。

　　研究人员使用Stratasys多材料Objet350 3D打印机将这种柔软的机器人手指分为两部分:增强的软体和连接器，然后逐一制造出来。S-TECS的图案直接印刷在手指主体的顶面上，以简化整个制造过程并减少生产时间。该装置的摩擦起电层和软体是用类似摩擦的AgilusBlack印刷材料制成的，因为其抗拉强度为2.75 MPa，断裂伸长率为250%。在室温下固化24小时，然后将手指的3D打印部分拧在一起，用硅胶粘上S-TECS，组装完成。

　　通过改变表面结构、施加在其上的力和自动设定的工作频率，测试传感器在不同部件下的性能。没有发现集成不同软材料的传感器会降低整个机器人系统的灵活性和适应性。

　　这项测试不仅证明了S-TECS作为自供电曲率传感器的有效性，也证明了使用多材料3d打印技术创建具有摩擦电层的柔性机器人结构的可行性。因此，研究人员得出结论，这种方法可能在未来用于具有高级传感功能的机器人应用中。