在软体机器人领域，运动可预测性长期是制约技术突破的关键瓶颈。尽管柔性机械的制造工艺已相对成熟，但如何让这些设备按照预设轨迹精准运动始终困扰着科研人员。哈佛大学研究团队近日宣布，通过开发新型3D打印技术，成功将运动控制指令直接嵌入材料内部，实现了软体机器人驱动方式的革命性突破。
这项发表在《先进材料》期刊的研究成果，彻底颠覆了传统制造流程。研究团队设计的旋转式多材料打印系统，通过单一喷头同步挤出两种材料：外层采用高强度聚氨酯构建坚固外壳，内层则注入可溶解的泊洛沙姆凝胶。这种常见于洗护产品的凝胶在打印件固化后能被完全清除，留下精密的中空通道网络。
项目负责人杰克逊·威尔特解释称，喷头在打印过程中持续旋转的特性，使研究人员能够精确控制材料在纤维中的分布方向。这种螺旋状内部结构相当于为机器人植入了可编程的"肌肉组织"，当向通道注入压缩空气或液体时，材料会按照预设的几何参数产生弯曲、扭转或伸展等复杂动作。
实验验证阶段，研究团队展示了两个概念性产品：螺旋驱动器在充气后能像花朵般层层舒展，而关节式夹持器则可精准抓取易碎物品。这两个部件均通过连续打印路径一体成型，完全摒弃了传统制造中零件组装、薄膜粘贴等繁琐工序。更令人瞩目的是，设备重构仅需调整数字模型参数，复杂装置的设计周期从数天缩短至数小时。
该技术的核心创新在于将运动逻辑直接编码进材料结构。前博士后研究员娜塔莉·拉森指出，过去软体机器人的运动功能需要通过附加组件实现，而新系统使几何结构本身成为控制代码。这种设计范式转变不仅简化了制造流程，更开创了"所见即所得"的软体机器人开发模式。
医疗领域已展现出对该技术的浓厚兴趣。可定制化通道网络能够完美匹配人体组织形态，为开发智能手术器械和康复辅助设备提供了新思路。工业界则看好其在精密操作场景的应用潜力，特别是需要温柔抓取的电子元件组装和文物修复等领域。
研究团队强调，这项突破并不依赖特殊硬件设备，现有3D打印机通过升级软件即可实现功能扩展。随着材料科学的进步，未来可能出现具备自修复能力的智能通道，或能响应温度、光照等多维度刺激的复合驱动系统，这将进一步拓展软体机器人的应用边界。
