第一个自主的完全柔软的机器人_机器人_机械系统

octobot由化学反应驱动和受一个柔软逻辑板控制。在该机器人中的一个反应将少量的液体燃料（过氧化氢）转化为大量的气体，这些气体流入octobot的手臂，并使它们像气球一样膨胀。该研究小组使用了一个微流控逻辑电路——一个简单电子振荡器的软模拟——来控制octobot中的过氧化氢什么时候分解成气体。

哈佛大学的一个由具有3D打印，机械工程和微流体方面专业技术的研究人员组成的团队展示了第一个自主的，无缆的，完全柔软的机器人。这个绰号为“octobot”的3D打印的小机器人可以为新一代完全柔软的自治机器人铺平道路。

软机器人可以彻底改变人类与机器互动的方式。但研究人员一直在努力建立完全兼容的机器人。电源和控制系统——如电池和电路板——是刚性的，直到现在，软体机器人或者是通过电缆连接到一个板外系统，要不就是装有硬的部件。

哈佛大学约翰 A.保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的Charles River工程与应用科学名誉教授Robert Wood，和Hansjorg Wyss仿生工程名誉教授Jennifer A. Lewis领导了这项研究。Lewis和Wood也是哈佛大学Wyss仿生工程研究院的核心成员。

“软机器人领域长期以来的一个愿景是制作完全柔软的机器人，但长久以来的努力一直是在用类似的软系统来替换电池和电子控制等刚性组件，然后把它组装在一起，”Wood说。“而这项研究表明，我们可以很容易地制造简单的，完全柔软的机器人的关键部件，这为更复杂的设计奠定了基础。”

这一研究成果发表在了《自然》杂志上。

“通过我们的混合动力方法，我们能够以一种快速的方式来3D打印软机器人身体所需的每一个功能部件，包括燃料储存，动力和驱动，”Lewis说。“octobot是一个旨在展示我们在嵌入式自主功能模块上的综合设计和增材制造战略的简单实施案例。”

章鱼长久以来一直是软体机器人的灵感来源。这些奇怪的生物可以不需要内部骨架而表现出难以置信的力量和敏捷专长。

哈佛大学的octobot是以气动为基础的，即，它是由气体压力来驱动的。在该机器人中的一个反应将少量的液体燃料（过氧化氢）转化为大量的气体，这些气体流入octobot的手臂，并使它们像气球一样膨胀。

“软体机器人的燃料来源一直依赖于某种类型的刚性部件，”Michael Wehner说，他是Wood实验室的一名博士后和这篇文章的共同第一作者。“过氧化氢的奇妙之处在于，该化学品与催化剂——在这里是铂——之间的一个简单的反应就使我们能够取代刚性电源。”

为了控制这个反应，该团队采用了一种基于合著者化学家George Whitesides的开创性研究成果的微流控逻辑回路，George Whitesides是Woodford L.和Ann A. Flowers大学教授以及Wyss研究所的核心成员。该回路，软性模拟了一个简单电子振荡器，控制着octobot中的过氧化氢什么时候分解成气体。

“整个系统制作起来非常简单，通过将三种制备方法结合起来——软光刻技术，模压和3D打印——我们可以快速制造这些器件，”Ryan Truby说，他是Lewis实验室的一名研究生以及该文章的共同第一作者。

装配过程的简单性为更复杂的设计铺平了道路。接下来，这个哈佛大学的团队希望设计一个可以爬行、游泳和与环境互动的octobot。

“这项研究只是一个概念证明，”Truby说。“我们希望我们创作自主软体机器人的方式能够激发机器人学家，材料科学家和研究人员专注于先进制造业，”

该论文另外的合著者包括Wyss研究所的Daniel Fitzgerald和康奈尔大学的Bobak Mosadegh。该研究由美国国家科学基金会通过哈佛大学材料科学与工程研究中心和Wyss研究所资助。

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