这款 3D 打印的软体机械手有“骨骼”、“韧带”和“肌腱”

说软机械手“复杂”有点轻描淡写。这些设计考虑了许多工程因素，包括材料的弹性和耐用性。这通常需要为每个组件进行单独的 3D 打印过程，通常使用多种塑料和聚合物。然而，现在，苏黎世联邦理工学院和麻省理工学院衍生公司 Inkbit 的工程师们齐心协力，利用激光扫描仪和反馈学习，用 3D 打印机创造出极其复杂的产品。研究人员的令人印象深刻的成果已经包括一个六足夹持机器人、一个人造“心脏”泵、坚固的超材料，以及一个配有人造肌腱、韧带和骨骼的关节软机械手。

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传统的 3D 打印机使用快速固化的聚丙烯酸酯塑料。在此过程中，紫外线灯会在可塑性塑料凝胶通过打印机喷嘴分层时快速使其硬化，同时刮擦工具会在此过程中去除表面瑕疵。虽然有效，但快速凝固会限制产品的形状、功能和灵活性。但是，尝试将快速固化的塑料替换为环氧树脂和硫醇等慢固化聚合物会弄脏机器，这意味着许多软机器人组件需要单独的制造方法。

了解到这一点后，设计师们想知道，在快速打印调整的同时添加扫描技术是否可以解决缓慢固化的障碍。正如他们在《自然》杂志上发表的新论文中详细介绍的那样，他们的新系统不仅提供了解决方案，还展示了 3D 打印、缓慢固化聚合物在多种设计中的潜力。

三维扫描无需逐层刮除瑕疵，而是可以近乎即时地提供有关表面不规则性的信息。麻省理工学院电气工程和计算机科学教授、研究合著者 Wojciech Matusik 在苏黎世联邦理工学院最近的项目简介中表示，这些数据被发送到打印机的反馈机制，然后该机制“实时且精确地”调整所需的材料量。

为了展示新方法的潜力，研究人员利用软固化聚合物创建了四个不同的 3D 打印项目 - 一个有弹性的超材料立方体，一个能够通过其系统输送“液体”的心脏状液体泵，一个顶部装有传感器的双叉夹持器的六足机器人，以及一个能够使用嵌入式传感器垫抓取物体的关节手。
虽然生产方法、聚合物的化学成分和使用寿命仍需改进，但该团队相信，这种相对快速且适应性强的 3D 打印方法有朝一日可能会带来一系列新颖的工业、建筑和机器人设计。例如，软机器人在与人类一起工作时受伤风险较小，而且比标准的金属机器人更能处理易碎物品。然而，现有的进步已经产生了 3D 打印机曾经不可能实现的设计。