哈佛大学的一个研究小组在3d打印、机械工程和微流体学方面拥有专业知识，他们展示了第一个自主的、不系绳的、完全柔软的机器人。这个小型的3d打印机器人——昵称为“章鱼机器人”——可能会为新一代机器人铺平道路。
软机器人技术可以帮助革新人类与机器的互动方式。但研究人员一直在努力制造完全兼容的机器人。电力和控制系统——如电池和电路板——都是刚性的，而迄今为止，软体机器人要么被拴在舷外系统上，要么被装配上硬部件。
查尔斯河工程与应用科学教授罗伯特·伍德和哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)生物启发工程教授詹妮弗·a·刘易斯领导了这项研究。刘易斯和伍德也是哈佛大学威斯生物工程研究所的核心成员。
伍德说:“软机器人领域的一个长期愿景是创造完全柔软的机器人，但一直以来的斗争都是用类似的软系统替换电池和电子控制等刚性部件，然后把它们组装在一起。”“这项研究表明，我们可以很容易地制造出一个简单、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。”
这项研究发表在《自然》杂志上。
刘易斯说:“通过我们的混合装配方法，我们能够快速3d打印出软机器人体内所需的每个功能部件，包括燃料存储、动力和驱动。”“章鱼机器人是一个简单的实施例，旨在展示我们的集成设计和添加制造策略，以嵌入自主功能。”
章鱼长期以来一直是软机器人的灵感来源。这些好奇的生物可以在没有内部骨骼的情况下，展现出惊人的力量和敏捷。
哈佛大学的章鱼机器人是基于空气的，所以是由压力下的气体驱动的。机器人内部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，这些气体流入章鱼机器人的手臂并像气球一样充气。
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“软机器人的燃料来源一直依赖于某些类型的刚性部件，”伍德实验室博士后、论文第一作者之一迈克尔·温纳(Michael Wehner)说。“过氧化氢的奇妙之处在于，这种化学物质和催化剂之间的简单反应——在这个例子中是铂——允许我们取代刚性的电源。”
为了控制反应，研究小组使用了一种微流体逻辑电路，该电路基于合著者、化学家乔治·怀特赛德斯(George Whitesides)的开创性工作。该电路类似于一个简单的电子振荡器，控制过氧化氢在章鱼机器人中分解成气体的时间。
“整个系统制作起来很简单。通过结合三种制造方法——软光刻、成型和3d打印——我们可以快速制造出这些设备。”
装配过程的简单性为更复杂的设计铺平了道路。接下来，哈佛大学的研究小组希望设计出一种能爬行、游泳和与环境互动的章鱼机器人。
特鲁比说:“这项研究证明了这一观点。“我们希望我们创造自主软机器人的方法能激励机器人专家、材料科学家和专注于先进制造的研究人员。”
这篇论文是由威斯研究所的丹尼尔·菲茨杰拉德和康奈尔大学的波巴克·莫萨德共同撰写的。该研究由美国国家科学基金会、哈佛大学材料研究科学与工程中心和威斯研究所资助。