3D打印柔软的四脚机器人可以在沙子和石头上行走

加州大学圣地亚哥分校的工程师开发出第一台能够在粗糙表面上行走的软机器人，如沙子和鹅卵石。3D打印的四足机器人可以越过障碍物并在不同的地形上行走。

由加利福尼亚大学圣地亚哥分校机械工程教授Michael Tolley领导的研究人员将于5月29日至6月3日在新加坡参加IEEE国际机器人与自动化大会。机器人可用于捕获危险环境中的传感器读数或搜索和救援。

高端打印机使研究人员能够在同一组件内一起打印软质和刚性材料，从而实现了这一突破。这使得研究人员可以为机器人的腿设计更复杂的形状。

Tolley说，将柔软和坚硬的材料结合在一起将有助于创造出新一代快速灵活的机器人，这些机器人比以前的机器人更具适应性，可以安全地与人类并肩工作。他补充说，将软硬材料混合到机器人体内的想法来自大自然。“在本质上，复杂性的成本非常低，”托利说。“使用像3D打印这样的新制造技术，我们正试图将其转化为机器人技术。”

Tolley指出，3D打印软质和刚性机器人而不是依靠模具来制造它们要便宜得多，速度也快得多。到目前为止，软机器人只能在地面上进行洗牌或爬行，而无法抬起腿。这个机器人实际上可以走路了。

研究人员在大型岩石，倾斜表面和沙子上成功测试了系留机器人。机器人也能够从步行到爬行过渡到越来越狭窄的空间，就像猫在爬行空间中摇摆一样。

Dylan Drotman，博士 加州大学圣地亚哥分校Jacobs工程学院的学生领导了设计腿部和机器人控制系统的工作。他还开发了模型来预测机器人将如何移动，然后将其与机器人在现实生活环境中的实际行为进行比较。

这个怎么做的

支腿由三个平行的，连接的密封充气室或致动器组成，由橡胶状材料3D打印。腔室内部是空心的，因此可以充气。在外面，腔室是波纹管，使工程师能够更好地控制腿部的运动。例如，当一个腔室充气而另外两个腔室没有充气时，腿部会弯曲。腿部以X形状布置并连接到刚体。

机器人的步态取决于时间的顺序，压力的大小以及四条腿中的活塞充气的顺序。机器人在现实生活中的行走行为也与研究人员的预测非常吻合。这将使工程师在设计软机器人时能够做出更好的教育决策。

目前的四足机器人原型系在一个开源板和一个空气泵上。研究人员正在努力使电路板和泵都小型化，以便机器人可以独立行走。Tolley说，这里的挑战是找到合适的电路板设计和正确的组件，如电源和电池。