近日，由浙江工业大学、天津大学、南京理工大学和日本立命馆大学的研讨人员组成的团队，应用3D打印技术制造出了一种柔软的机器人手指。
该安装由嵌入式单电极接触起电曲率传感器（embedded single-electrode triboelectric curvature sensor，S-TECS）提供动力，可在超低工作频率下感应弯曲曲率，不需求外部电源，就能完成加法数字的弯曲曲率。该安装的制造是作为一个概念证明，多材料3D打印不只可以用来制造软执行器，还可以制造功能性传感器。研讨人员希望这项创新可以用于制造可控的软性机器人。
△3D打印的机器人手指由九层腔体构成（如图），照片来自Science Direct
构建机器人手指的独特方法
随着软质机器人研讨的提高和新的制造方法的发展，人与机器人的交互方式也越来越安全，并为该技术开拓了新的运用空间。例如，如今曾经可以直接打印出具有气密复杂结构和硬部件的软机器人。这一发展带来了一些创新，如2015年Wyss研讨所消费的3D打印跳楼机器人等。
其他的软性机器人项目，比如Wyss团队的项目，也将基于压电、导电、磁性和无机光学材料的软性传感器集成到他们的软性机器人设计中。不过据研讨人员称，这些传感器能够存在一些缺陷，如原型设计工夫长、电缆衔接不波动、系统组装复杂、系统集成困难等。
因此，研讨团队选择了运用接触起电传感器。这种类型的组件具有高拉伸性和灵敏度，可以让机器人手指自动感知和实时感知其变形或反应。在此过程中运用3D打印也使团队可以运用多种材料，并应用一步到位的打印过程延长了原型制造工夫。经过接触起电曲率传感器和可拉伸电极的组合，研讨人员的S-TECS传感器成功地避免了与以往项目相反的集成复杂性。
△S-TEC传感器如何导致接触电化的概述，照片来自Science Direct
△摩擦皮肤使柔软的机器人抓手和手指可以自动感知工作形状和纺织品湿度。
将S-TEC传感器集成到3D打印零件中
该安装的主体由9个充气室组成，衔接到一个主气道，每个充气室的外形为长方形，为S-TECS图案的打印提供了一个平面。硬强化的充气室宽度为2毫米，两端有两个垫片，用于支撑S-TECS的顶层，两层之间保持3毫米的高度。根据其腔体结构，加法数只能向一个方向弯曲。当手指弯曲时，S-TECS的顶层末尾向底层接近，直到完全接触，激活接触电，并产生电流。
该器件是用Stratasys公司的多材料Objet350 3D打印机制造的，分为两部分：强化软体主体和衔接器。S-TECS的图案直接打印在手指主体的顶部表面，以简化整个制造过程，减少消费工夫。该安装的三电层和软体采用了相似橡胶的AgilusBlack打印材料制造，由于其抗拉强度为2.75MPa，断裂伸长率为250%。在室温下停止了24小时的固化，当手指的3D打印部件被拧在一同，并经过硅酮胶粘剂将S-TECS衔接起来后，组装就完成了。
研讨人员经过改变传感器的表面结构、施加在它身上的力和工作频率的自动化设置，测试了传感器在不同条件下的功能。研讨人员发现，将传感器与不同的软性材料集成在一同，并没有发现降低整个机器人系统的灵敏性和顺应性。此外，在0.06Hz的超低工作频率下，传感器被证明可以测量手指曲率高达8.2 m-1。
测试不只证明了S-TECS作为自供电曲率传感器的有效性，而且还证明了应用多材料3D打印技术制造接触起电软机器人结构的可行性。研讨人员以为，该方法有能够在将来运用先进传感功能的机器人运用中得到应用。
△具有摩擦电曲率传感器（RSF-S-TECS）的多材料3D打印加强型软手指
△多种材料3D打印的带摩擦电弯曲传感器（RSF-S-TECS）的加强型软手指的设计和制造过程
△多种材料3D打印的带摩擦电弯曲传感器（RSF-S-TECS）的加强型软手指的设计和制造过程
疾速成型制造和软机器人技术
3D打印技术曾经被用于制造软性机器人，其运用范围广泛，从航空航天工业到医疗用途都有。
来自纽约康奈尔大学的研讨人员在2020年1月开发出了一种3D打印的软机器人肌肉，可以经过出汗来控制其外部温度。它那柔软的手指状致动器可以保留水分，并对温度做出反应，从而为本人降温。
2019年5月，美国宇航局的一对研讨人员成功地应用3D打印技术制造出了一个软性机器人执行器，这是动画和控制机器人运动部件的关键部件。这项研讨是对太空中潜在的软机器人运用的更广泛调查的一部分。
罗格斯大学-新不伦瑞克分校的研讨人员在2018年5月创造了一种新的水凝胶3D打印材料，这种材料非常灵敏，可以让它像人一样行走。该材料是为医疗行业的运用而开发的，可用于将药物保送到身体的目的部位，降低了患者的损伤风险。
研讨人员的研讨结果在他们题为 “A soft robotic finger with self-powered triboelectric curvature sensor based on multi-material 3D printing.” 的论文中详细引见了他们的发现。该研讨发表在《Science Direct》期刊上，Mingzhu Zhu, Mengying Xie, Xuanming Lu, Shima Okada, and Sadao Kawamura. 是该研讨的共同作者。
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