哈佛团队突破软体机器人精度瓶颈 3D打印技术革新

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2026-02-09 09:27:57 手机凤凰网

哈佛团队突破软体机器人精度瓶颈 3D打印技术革新！工程师们在讨论软体机器人时，往往认为精度是最欠缺的一环。制造柔性机械并不难，真正的挑战在于让它们的运动具备可预测性。哈佛大学的研究团队通过一种3D打印技术解决了这一难题，该技术能够将运动指令直接“编码”到材料内部。

这项研究发表于《先进材料》杂志，取代了传统软体机器人制造中缓慢且多步骤的模具浇筑与成型工艺。研究人员开发出一种3D打印结构，只需向内置通道中注入空气，就能使结构按照程序设定精准扭转、卷曲或弯曲。

这项研究来自珍妮弗·刘易斯的实验室，她是多材料打印领域的先驱人物。研究生杰克逊·威尔特与前博士后研究员娜塔莉·拉森整合了实验室的多项现有技术，开发出旋转式多材料3D打印技术。通过单一旋转喷头，可以实现多种材料同步挤出成型。

在打印过程中，喷头持续旋转，研究人员能够精准控制每种材料在打印丝材中的分布位置，如同在管道内部绘制螺旋结构。结构外层采用高强度聚氨酯材料，形成坚固耐用的外壳。内部填充一种名为泊洛沙姆的凝胶状聚合物，它会临时占据后续气动通道的空间。打印件固化后，内部凝胶可被轻松冲洗掉，留下形状精密的中空通道。

这些通道相当于可编程的“肌肉”。加压后，空气或液体在通道内流动，驱动结构按预设方式弯曲、扭转或伸展。每根丝材可设置不同取向与几何结构，相当于将运动逻辑直接嵌入材料本身。“我们用单一喷头挤出两种材料，通过旋转喷头，就能预设机器人充气后的弯曲方向。”威尔特介绍道。

这项技术简化了软体机器人的设计流程：无需再分开制造零部件，分层浇筑、粘贴薄膜、密封组件等工序全部省略，打印机可一步成型完成整套驱动结构的制作。此外，该流程无需重构硬件设备，只需调整打印参数即可。过去需要数天组装的复杂装置，如今仅需数小时就能完成重新设计。

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