研究人员开发了一种灵活的新系统来创建软机器人

普林斯顿大学的研究人员发明了气泡铸造，这是一种使用“花式气球”制造软机器人的新方法，这种气球在充气时会以可预测的方式改变形状。

新系统包括将气泡注入液体聚合物中，让材料凝固并膨胀所得装置，使其弯曲和移动。研究人员使用这种方法来设计和创造抓握的手、拍打的鱼尾和收回球的紧身线圈。他们希望他们于 11 月 10 日发表在《自然》杂志上的简单而通用的方法将加速新型软机器人的开发。

传统的刚性机器人有多种用途，例如制造汽车。“但他们将无法握住你的手，让你在不折断手腕的情况下移动到某个地方，”化学和生物工程助理教授、该研究的首席研究员皮埃尔-托马斯布伦说。“它们天生不适合与柔软的东西互动，比如人类或西红柿。”

软机器人使用更柔软、更灵活的材料，使其成为需要轻触的应用的理想选择。有一天，它们可能会被用来收获农产品、从传送带上抓取精致的物品或提供个人护理。它们也可能用于医疗保健，例如用于康复的可穿戴外装或环绕心脏以帮助其跳动的植入式设备。

设计软机器人的一项挑战是控制它们的拉伸和变形方式，这决定了它们如何移动。所有机器人都有引起运动的组件，称为执行器。与根据关节以固定方式移动的刚性机器人不同，软机器人中的材料具有以无限多种方式移动和扩展的潜力。

气泡铸造提供了一种简单、灵活的方法来使用流体力学的基本规则(流体物理学)为软机器人创建执行器。该方法使用一种称为弹性体的液体聚合物，该聚合物固化后成为一种橡胶状的弹性材料。它被注射到一个简单的模具中，如吸管或更复杂的形状，如螺旋形或鳍状肢。接下来，研究人员将空气注入液体弹性体中，以在模具的整个长度上形成一个长气泡。由于重力，随着弹性体排到底部，气泡慢慢上升到顶部。一旦弹性体硬化，就可以将其从模具中取出并用空气充气，这会导致带有气泡的薄面在较厚的底座上拉伸和卷曲。

通过控制一些因素——涂在模具上的弹性体的厚度、弹性体沉降到底部的速度以及固化所需的时间——研究人员可以决定所产生的致动器将如何移动。换句话说，“流体力学正在做这项工作，”布伦说。

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