牛津大学开发新技术 有望大幅降低软体机器人制造成本

盖世汽车讯 据外媒报道，牛津大学（Oxford University）的工程师开发了一种利用常见实验室设备快速、超低成本制造软体机器人的方法。该方法已发表在《Advanced Science》期刊上。这项新技术使研究人员能够在10分钟内制造出软体机器人驱动器——驱动机器人运动的柔性部件——且每个‌驱动器的材料成本低于0.10美元。

图片来源：牛津大学

首席研究员兼通讯作者、牛津大学工程科学系教授Antonio Forte表示：“通过降低制造的成本和技术门槛，这项进展有望显著普及并加速软体机器人研究和原型制作，将惠及实验室、初创企业和教育机构。”

软体机器人由可弯曲变形的柔性材料制成，其应用范围日益广泛，涵盖从精密物体搬运到搜救技术等诸多领域。然而，传统的制造方法通常依赖于硅胶模塑、专用3D打印系统或复杂的纺织品层压工艺——所有这些不光耗时、成本高昂，而且需要大量设备。

牛津大学的研究团队提出了一种新方法，将市售的真空密封塑料袋与精密激光切割技术相结合。通过在激光加工前去除层间空气，研究人员能够高精度地密封和塑形充气结构，从而在一次切割和密封步骤中制造出可编程弯曲驱动器。

该工艺仅需三个组件：商用热塑性真空袋（每个驱动器成本不到10美分）、一台标准真空密封机以及一台激光切割机或台式激光雕刻机。

制造完成后，这些充气驱动器在加压时会按预期弯曲，从而实现复杂且可编程的运动。利用这种方法，该研究团队制造出了一款能够举起自身重量25倍的软体机器人抓取器，以及超轻型爬行和游泳机器人。

该研究的主要作者、牛津大学工程科学系博士后研究员Ashkan Rezanejad表示：“利用这种方法，我们甚至制作出了充气动物结构，包括乌龟和鹤。通过开展创意和艺术项目，我们的方法对于教育学生并吸引学生投身软体机器人领域特别有意义。”

除了成本节约之外，研究团队还系统地测试了驱动器的机械性能和耐久性。热塑性结构在相对较低的压力下展现出强大的输出力，并且在耐久性测试中能够承受高达10万次的充放气循环。

研究人员还开发了一种计算设计框架，工程师可以通过调整几何参数来“编程”驱动器的弯曲方式。这使得创造可预测的形状成为可能，其中包括螺旋形和字母形结构。

软体机器人系统正被探索应用于微创医疗器械、可穿戴技术、自适应制造工具以及危险环境探索等领域。降低制造工艺的复杂性有助于研究人员更快地迭代并更高效地扩展新设计。

未来，研究人员计划探索其他兼容的热塑性材料，以及如何改进该方法以实现更复杂的运动，例如扭转和多方向运动。