軟機器人可以感知觸摸壓力運動和溫度

哈佛大學的研究人員已經建造了靈感來自大自然的軟機器人，可以爬行，游泳，抓住精致的物體，甚至可以幫助跳動的心臟，但這些設備中沒有一個能夠感知并響應周圍的世界。

那即將改變。

受到我們身體感官能力的啟發，Wyss生物啟發工程研究所和哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院的研究人員開發了一個平臺，用于創建具有嵌入式傳感器的軟機器人，可以感知運動，壓力，觸覺，甚至溫度。

“我們的研究代表了軟機器人的基礎進步，”該論文的第一作者，最近的博士生Ryan Truby說。在SEAS畢業。“我們的制造平臺可以將復雜的傳感圖案輕松集成到軟機器人系統中。”

在軟機器人中集成傳感器一直很困難，部分原因是大多數傳感器(例如傳統電子設備中使用的傳感器)都是剛性的。為了應對這一挑戰，研究人員開發了一種有機離子液體導電油墨，可以在包含大多數軟機器人的軟彈性體基質中進行3D打印。

“到目前為止，軟機器人中使用的大多數集成傳感器/執行器系統都非常簡陋，”SEAS前博士后研究員，該論文的共同作者Michael Wehner說。“通過在這些軟系統中直接印刷離子液體傳感器，我們開辟了設備設計和制造的新途徑，最終將實現軟機器人的真正閉環控制。”

Wehner現在是加州大學圣克魯茲分校的助理教授。

為了制造這種裝置，研究人員依靠在Wyss研究所的核心學院成員Jennifer Lewis，以及SEAS的生物啟發工程HansjörgWyss教授的實驗室中開發的3D打印技術。這項技術 - 稱為嵌入式3D打印 - 可以在一個柔軟的機身內無縫快速地集成多種功能和材料。

“這項工作代表了嵌入式3D打印所提供的支持功能的最新例證 - 這是我們實驗室開創的技術，”Lewis說。

“這種方法的功能和設計靈活性是無與倫比的，”Truby說。“這種新型墨水與我們的嵌入式3D打印工藝相結合，使我們能夠在一個集成的軟機器人系統中結合軟測量和驅動。”

為了測試傳感器，該團隊打印了一個由三個柔軟的手指或執行器組成的軟機器人手柄。研究人員測試了夾具檢測充氣壓力，曲率，接觸和溫度的能力。它們嵌入了多個接觸式傳感器，因此夾持器可以感知光線和深度觸摸。

“軟機器人通常受到限制幾何形狀選擇的傳統模塑技術的限制，或者，在商業3D打印的情況下，材料選擇會妨礙設計選擇，”Wyss研究所核心教員，Robert Wood博士說。查爾斯河SEAS工程與應用科學教授，該論文的共同作者。“路易斯實驗室開發的技術有機會徹底改變機器人的創造方式 - 擺脫順序過程，創造出具有嵌入式傳感器和執行器的復雜單片機器人。”

接下來，研究人員希望利用機器學習的力量來訓練這些設備，以掌握不同大小，形狀，表面紋理和溫度的物體。