缩小软机器人
一种新的制造工艺为微型、复杂的软体机器人打开了大门
莉兹·希利著
当由硬塑料或金属制成的传统机器人受到损坏时，它会失去功能，使其无法适应动态环境。但柔软、灵活的机器人在不可预测的情况下具有弹性。刚性机器人继续按比例缩小，但以同样的方式缩小软机器人已被证明是困难的。
由Tommaso Ranzani助理教授（ME， MSE）和Sheila Russo助理教授（ME， MSE）等澳门威尼斯人注册网站研究人员开发了一种新的多步骤工艺，用于构建可重构气动/液压（MORPH）系统的微流体折纸。他们的工作是在哈佛大学Wyss生物启发工程澳门威尼斯人注册网站研究所和哈佛大学John a . Paulson工程与应用科学学院做博士后时开始的，现在发表在《先进材料》杂志上，详细介绍了这个过程，并展示了它制造高度复杂软结构的能力。
兰扎尼说：“如果你有一个软体机器人，你可以很容易地处理一个高度结构化的环境，也可以比传统的刚性机器人更好地处理现实世界的不确定性。”“用于外科手术等应用的软微型机器人确实存在，但它们真的很简单，只有一个自由度，而且它们也不会对组织施加太大的力。”
澳门威尼斯人注册网站研究人员为展示他们的新工艺而构建的MORPH系统是一个12层的硅胶结构，看起来像孔雀蜘蛛。微结构从2D物体开始，然后转变为3D结构。制作12层独立的材料时，首先使用软光刻技术，然后激光微加工精确切割材料，形成蜘蛛形状，然后再将这些材料粘合在一起。
一种新型软质材料微加工工艺。资料来源：哈佛大学威斯澳门威尼斯人注册网站研究所
每一层的结构都是独一无二的，当它们相互叠加时，就可以形成一个带有3D通道的软蜘蛛——就像简化的血管一样。正是这些通道让蜘蛛从2D变成了3D。
鲁索说：“我们在这里展示的第二个创新是，我们实际上可以对这种结构进行编程，当注入一种液体时，它就会弯曲，一旦进入这种液体，你就可以治愈它，它就会产生你想要的三维结构。”
“这种技术被称为注射诱导自折叠，”她说。“它的灵感来自kirigami和折纸艺术，因为我们切割，然后折叠成我们想要的形状，它可以重新配置。如果你想想折纸艺术家，他们可以用纸做出一只天鹅，但你可以把这只天鹅重新展开，或者以不同的方式折叠，然后变成另一种动物。”
这种制造方法可以用来制造其他形状的蜘蛛，或者以不同的方式来折叠蜘蛛。
兰扎尼补充说：“你可以重新配置它的形状，这有很大的潜力来处理你使用机器人时遇到的任何复杂情况，无论你在哪里处理它都是动态变化的。”“整个系统的抗破坏能力要强得多。如果它发生形状变形，软机器人仍然可以工作，如果它发生变形，它只是被卡住了。”
这种新制造方法的一个潜在应用是为手术机器人制造软端执行器。Ranzani说，过去他曾澳门威尼斯人注册网站研究过用于外科手术的大型软体机器人，比如厘米级的章鱼般的触手。他说：“整个过程实际上是从为手术机器人制造几毫米宽的软端执行器开始的。”“我开始意识到，这样的东西真的很难制造，尤其是如果你想让它有一个复杂的形状，有效地操纵，但仍然对身体组织很敏感。”
然后，当该团队意识到没有任何工艺可以制造他们想要的结构时，他们开始制定制造策略，这就变成了这个四步技术。
兰扎尼说：“如果我们能研发出制造技术，那么也许10年后，有人就能利用我们的技术制造出更好的工具。”“一种可能性是一种新的手术工具，由软材料制成，具有嵌入式智能和高度复杂的控制，使困难和复杂的外科手术更容易完成。”