2026/6/10 21:19:12
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网站建设及维护干什么的,网站建设的售后,广州购物网站设计,安全管理系统当机器人不再是冰冷坚硬的金属外壳#xff0c;而是能像生物一样灵活变形、感知环境#xff0c;甚至自主规避障碍 —— 这不是科幻电影场景#xff0c;而是上海交通大学等团队最新发表在《Science Advances》上的科研突破#xff01;这款重量仅 120g 的软机器人#xff0c;…当机器人不再是冰冷坚硬的金属外壳而是能像生物一样灵活变形、感知环境甚至自主规避障碍 —— 这不是科幻电影场景而是上海交通大学等团队最新发表在《Science Advances》上的科研突破这款重量仅 120g 的软机器人通过多材料 3D 打印技术实现了驱动、传感、通信功能的无缝集成既能被手指手势远程操控又能独立穿越迷宫为搜救探测、工业巡检等复杂场景提供了全新解决方案。*本文只做阅读笔记分享*一、打破行业痛点软机器人的集成制造双重革命传统软机器人研发长期受两大难题制约一是刚性电子元件与柔性本体 水火不容集成后易出现应力断裂、信号失效二是复杂结构制造低效模塑、组装等方法不仅耗时还难以实现多材料精准融合。本研究给出了颠覆性解决方案一体化3D打印技术创新融合数字光处理DLP与直接墨水书写DIW技术DLP 负责打造精度达 50μm 的复杂柔性基体DIW 精准沉积导电、电阻型硅胶等功能材料30 分钟即可完成从基体到电路的全流程打印无需后续组装。抗变形结构设计通过晶格超材料、波浪形互连件和离散化 PCB 三大设计让机器人在拉伸、压缩、扭转等大变形下仍保持机电稳定。离散化 PCB 减少应力集中波浪形电路提升柔性晶格结构可缓冲冲击即使承受 40% 应变内置 LED 电路仍能正常发光。二、硬核功能拆解小小机器人的超能力这款软机器人虽体型小巧却集齐了多项核心技能实用性拉满1.多模态运动灵活走位无压力软执行器采用 2 行 3 列的足部设计每个足部是厚度不对称的三角形结构左壁 1.1mm、右壁 0.8mm通过独立控制 3 个气动通道的负压信号可实现前进、后退、左右转向等运动。当施加 - 62kPa 负压时足部弯曲角度可达 45°通过调控通道驱动时序机器人能在平面自由移动。2.触觉-视觉反馈碰一碰就说话设计 3/4 环形软传感器通过 DIW 打印的电阻型硅胶构建传感电路将传感器分为左、前、右三个检测区域。当某区域受到触碰时电阻变化会转化为电压信号经蓝牙模块传输至控制器触发对应颜色的 LED 提示 —— 红色代表左侧触碰、绿色代表前方触碰、蓝色代表右侧触碰。经过 20 次循环变形测试传感器响应稳定阈值精度可达 ±0.01V。3.手势遥控指尖操控黑科技研发手指佩戴式遥控器内置惯性测量单元IMU用户通过手指上下移动、旋转等手势即可远程操控机器人运动。遥控器的拉伸连接器让手指弯曲、分离时仍能稳定传输信号操作自然无束缚。更厉害的是即使机器人遭受按压、拍打、撞击等外力冲击其运动功能与反馈系统仍能正常工作。4.自主避障迷宫探险不迷路机器人搭载定制化微型 PCB集成蓝牙模块、IMU 和 3 个飞行时间TOF传感器可实时监测周围环境距离阈值 60mm。在 S 形迷宫和死胡同场景中机器人能通过 IMU 追踪航向结合 TOF 传感器数据自主规划路径完成转向、倒退、绕行等动作无需人工干预即可抵达目标位置。三、技术细节揭秘材料与工艺的精准把控这款软机器人的成功离不开对材料和工艺的极致追求柔性基体采用 TangoPlus 与 EAA 按 6:4 比例混合的 TEAA 树脂兼顾柔性与结构稳定性导电电路选用导电硅胶K867电导率 90S/cm传感电路采用电阻型硅胶K868电导率 26S/cm通过 DIW 技术精准沉积于 DLP 预留通道中为解决 DLP 与 DIW 工艺的兼容性问题引入气刀清除残留树脂确保导电硅胶与 PCB 焊盘的可靠连接当预留通道宽度与 DIW 喷嘴直径匹配时可实现完全填充。四、未来可期从实验室走向更多场景该研究提出的设计与制造框架不仅突破了传统软机器人的集成与制造限制更拓展了其应用边界。未来通过优化 DLP 投影面积可实现更大尺寸机器人的制造而柔性 PCB 的替代使用、内置微型泵的集成等改进将进一步提升机器人的灵活性与续航能力。这款集自主运动、触觉感知、无线通信于一体的软机器人有望在搜救探测、工业巡检、人机交互等领域发挥重要作用。随着多材料 3D 打印技术的持续迭代软机器人将朝着更小型化、智能化、多功能化的方向发展为更多复杂场景提供创新解决方案参考文献Zixiao Zhu et al. Multimaterial 3D printed soft robots with embedded actuation and sensing. Sci. Adv.11, eadz2928(2025).