国际机器人3D打印制造技术研究

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国际机器人3D打印制造技术研究

       基于弹性、软质材料的软体机器人变形能力强、人-机-环境共融性好，在工业、医疗、家庭服务等众多领域具有良好的应用前景。软体机器人是本体、驱动、感知等高度集成的新型机电一体化智能系统。软体机器人呈现的诸多新特征给机器人领域的制造、驱动、建模、感知及控制等技术带来了全新的挑战。软质材料3D打印技术与装备的快速发展为软体机器人制造实现提供了有利支撑。

      主流软质材料3D打印技术的基本原理与特点，包括熔融沉积成形、直接墨水书写、喷墨打印、光固化成型和选择性激光烧结3D打印技术。针对软体机器人一体化制造发展需求，多材料3D打印、4D打印、嵌入式3D打印等前沿技术。国内外基于3D打印技术的软体驱动器和柔性传感器经典案例，结合控制-传感-驱动一体化的类生物结构软体机器人发展需求，预测了未来3D打印技术主要发展趋势与技术挑战。

      增材制造已成为软机器人领域中完全集成的制造过程。尽管如此，在全打印的软机器人制造中仍然存在一些挑战。这些挑战可以分为两大类：
i）搜索和开发软机器人技术所需的高性能材料；
ii）开发新的打印功能，从而一步一步地制造出软机器人。
软机器人技术是研究领域中的一个新兴领域，其重点是使用高度顺应性的材料构建无电机机器人，其中一些类似于在生物体中发现的机器人。软机器人技术在各种领域（如软爪，执行器和生物医学设备）中具有很高的应用潜力。软机器人的3D打印提出了一种新颖而有前途的方法，可以直接从数字设计中形成具有复杂结构的对象。

      3D打印已成为制造软机器人的一种常用且广泛使用的技术，它能够以相对简单的方式形成复杂的结构。可以通过各种3D打印技术制造软机器人，并使用越来越多的可用材料进行商业化和自行开发。然而，仍然存在涉及开发适合各种印刷技术的材料的挑战，这些材料能够在不进行后印刷组装的情况下实现全功能的软机器人设备的印刷。我们希望针对柔韧性和可拉伸材料，可逆SMP和SH特性的进一步研究将导致软机器人技术取得重大进展。另外，需要进一步发展印刷技术，主要用于多材料印刷和印刷嵌入式电子产品。该领域的未来目标是连续制造可立即使用的全印刷机器人，而无需连接布线或组装零件。这将包括打印电源，例如电池，泵或燃料电池以及任何其他所需的组件，以及打印机器人所有不同部分（即执行器，传感器和控制系统）的能力。