用3D打印做出能动又能感知的软体机器人

自主导航在非结构化环境（如搜救、复杂工业检测）中是机器人领域的核心挑战。软机器人因材料柔韧性，能承受刚性机器人无法应对的机械干扰，但其自主化需集成驱动、传感、控制等部件。传统方法中，智能材料驱动响应慢、变形范围有限，全软机器人的计算与信号传输单元又不完善；而软硬材料混合集成时，刚性电子元件易导致应力集中和界面分层，且传统制造（如模塑、组装）耗时易错，难以实现复杂三维结构。

本研究提出一种集成设计制造方案：开发数字光处理（DLP）与直接墨水写入（DIW）复合3D打印技术，实现软机器人自动化制造。DLP采用自下而上方式构建复杂三维结构（横向分辨率82μm、纵向50μm），DIW用于打印导电和电阻电路（分辨率270μm），30分钟即可完成从软基体、嵌入式电子元件到电路的一体化打印，无需后续组装。为解决大变形下的机电稳定性，设计晶格超材料（吸收冲击、抵抗变形）、波浪形连接线（提升柔韧性）和离散化印刷电路板（减小应力集中）。

该方法制造的软机器人重约120g，实现多项功能：通过独立控制气动通道，完成前进、后退、左右转向的多模态驱动；3/4圆形触觉传感器分左、前、右三区，受压时电阻变化转化为电压信号，经蓝牙传输实现实时触觉感知，并通过遥控器LED灯（红、绿、蓝）提供触觉-视觉反馈；集成惯性测量单元（IMU）和飞行时间（TOF）传感器，可通过手势远程控制，还能自主避障（如识别S形迷宫障碍、应对死胡同）。

此研究突破传统制造局限，实现复杂结构与功能材料的精准集成，为小型化、智能化软机器人的实用化提供新途径。