Advanced Materials重大发现！3D打印软体机器人技术取得新突破
智能机器人在解决复杂的工程和技术问题中扮演着重要的角色，尤其是身材硬朗的机器人一直都是探索未知世界的先锋队。
而电影终结者系列第二部中的大反派液态金属机器人T-1000给人们留下了很深的印象，这个机器人无论遭遇多大的伤害都能自动复原，甚至可以随意改变身体形状，堪称无敌的杀人武器。
对此，这给了许多研究者一个新思路，研究一种能根据周边形状自由变化形态的软体机器人，可以更好的在未知环境下工作。
软体机器人是一种新型柔软机器人，能够适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全。
通过柔软的材料制作，其驱动方式主要取决于所使用的智能材料；一般包括介电弹性体（DE）、离子聚合物金属复合材料（IPMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆聚合物（SMP）等等，从响应的物理量暂时分为如下几类：电场、压力、磁场、化学反应、光、温度。
软体机器人的设计起源于怀特赛德斯团队发明的软光刻技术。即：借助电子元件让光照射模具的表面，致使覆盖在图案上一层薄薄的高分子膜曝光，以此溶解没有图案的区域。
然而，全方位仿生模拟生物的感知，运动等是一个及其复杂的过程，目前，人类对于生命结构及运动机制的理解仍处于萌芽阶段。
近年来，随着3D打印技术的发展，使得许多研究者设想通过3D打印来制备软体机器人。
3D打印的基本过程如下：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。然而，优于打印材料的局限使得3D打印技术仍然面临着许多挑战。
香港中文大学机器人与智能制造研究院张立教授课题组提出一种磁性软体机器人平台用于仿生模拟复杂的生物运动。作者采用一种基于面投影微立体光刻的3D打印技术来制造一种节肢型的水凝胶磁性软体机器人。
该机器人的身体主要包括磁性部分和非磁性部分。其中，磁性部分由掺杂磁性颗粒的聚丙烯酰胺水凝胶制成，非磁性部分则由聚丙烯酰胺水凝胶组成。
长度5 mm、长宽比11:1。结果表明，软体机器人的运动可采取时变电磁场来进行诱导及仿真模拟。通过该软体机器人平台以及可编程的磁场输入，可以重建出摇蚊的幼虫所启发的运动步态并对这类型的生物运动步态进行系统的解耦研究。
相关研究成果以“Decoupling and reprogramming the wiggling motion of midge larvae using a soft robotic platform” 为题发表在顶刊《Advanced Materials》上。该研究在3D打印软体机器人方面取得了重大的突破，为3D打印技术发展以及软体机器人的设计及研发提供了非常重要的指导意义。
图一 幼虫和幼虫移动示意图
图二 磁性调控机制
图三 尾迹结构的流体动力学模拟与可视化
图四 基于机器人的复杂摆动运动解耦平台
图四 机器人的多模态运动
文献链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109126
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