你见过机器人捏罐头、盘“核桃”、玩魔方……你见过它玩超级马里奥吗？下面是一只只有3根手指的机械手，它“从容”地操纵着游戏手柄，顺利通过了马里奥第一关。附言。看手指按压是不是有点吃力，放大版：虽然这个操作没有玩魔方那么爽，但仔细看的话，这个机械手并不是传统的金属等材质，而是塑料、橡胶和其他材料通过3D打印制造出“软”机械手。是的，柔软，里面没有任何金属操纵器。那么它是如何控制“自我”通关游戏的呢？△结果发表在Science子刊上。正如您可能已经猜到的那样，流体控制机械手是由流体控制的。它使用了一些3D流体电路组件，包括流体二极管、“常闭”/“常开”流体晶体管。与刚性机械手相比，这种材料易于制造、易于操纵、更灵活、更不易控制。按下按钮玩超级马里奥完全没有问题。流体晶体管：一种在室温下呈液态的金属合金，注入橡胶，使晶体管像天然皮肤一样柔软有弹性。使用流体晶体管的另一个好处是不需要给每根手指配备控制线，每根手指只需要施加压力变化就可以独立移动（有些机械手只能将四根手指连在一起）。超级马里奥游戏之所以能够通关，是通过研究人员设计的集成流体回路，然后通过控制程序设置不同的压力值，来控制整个机械手进行按键动作。例如，当施加低压时，食指会按下按钮使马里奥前进，高压会使马里奥跳跃，中压会使马里奥奔跑。下图是手指的内部结构，由一个流体晶体管和一个浮盘组成，通过内部液态合金的流动来控制电路的开合。△B为正向流路，C为反向，D为压力与流向关系。简单来说，随着施加压力的变化，手指内部的流体晶体管中的流体也会发生相应的变化，从而影响浮盘。不同的位移，不同的展开程度，会对指尖施加不同的向下运动力，最终控制电路完成手指的动作。之所以选择玩超级马里奥游戏来测试效果，研究人员表示：这不仅仅是出于怀旧，也是出于科学考虑。由于本游戏的时序和关卡构成是固定的，您只需按照预先编好的动作对机械手的操作时间进行计时，即可比较衡量其性能。也可以说，玩《超级马里奥》是评价软机械手性能的一种新方式。但是，软接头部件的“充气”和“放气”是有时间延迟的，因此在设计程序时需要考虑到这一因素。能够在几个小时内打印出机器人的另一个好处是不需要几天和几周的时间，这样一个机器人就可以在几个小时内完成3D打印。他们使用PolyJet3D打印技术，逐行逐层打印流体通道和软管接头。PolyJet的工作原理更接近于2D喷墨打印，使用挤出机将所选光聚合物材料的微小液滴沉积在打印床上，然后用紫外线固化。可以打印出自然光滑的表面，这意味着可以大大减少后处理中额外打磨或抛光的量。打印完成后，只需十多分钟的时间，人工去除水溶性支架材料，即可得到最终成品。与传统的刚性机器人相比，软体机器人/机械臂往往具有更高的安全性和灵活性，可以完成一些刚性机器人无法完成的操作。用于假肢和生物医学设备。据估计，这只机械手的打印成本约为100美元。该团队将他们的打印方法开源，希望能加速该领域的发展。论文地址：https://advances.sciencemag.org/content/7/29/eabe5257
