【软体机器人技术发展8300字】

软体机器人技术发展综述目录TOC\o"1-2"\h\u27701软体机器人技术发展综述 1217260引言 1293661研究现状 22332驱动方式 344982.1流体驱动 457602.2智能材料驱动 4268592.3化学驱动 6318012.4活体细胞驱动 6225463制造方法 789394应用领域 820864.1仿生结构 892994.2人机交互医疗康复 8216614.3抓取作业 9153544.4野外、海洋侦探 9187265总结与展望 9摘要：软体机器人由柔性材料加工而成，可以任意更改自身尺寸，与刚性机器人相比，其具有较高的顺应性、适应性和安全性等特点，在仿生结构、医疗康复、抓取作业以及野外勘探等领域都有广泛的应用前景，并受到国内外学者的青睐。本文从软体机器人的驱动方式、制作方法和应用领域方面对其进行综述，介绍了近年来制作软体机器人较新的方法;按照驱动方式将软体机器人分为流体驱动、智能材料驱动、化学反应驱动、活体细胞驱动，并对每种驱动方式的特点进行了总结;软体机器人主体结构主要采用3D打印技术、形状沉积法以及智能复合微结构工艺等新型工艺制成。总结了目前软体机器人的发展现状和存在的难点，得出了开发新材料、高效制造和驱动传感控制一体化是研究软体机器人的未来方向。关键词：软体机器人；驱动；软材料；3D打印技术；研究进展0引言随着科技的迅速发展，机器人逐渐影响人们的生活，在航空航天，医疗、教育、服务等领域被广泛应用。传统的机器人结构复杂、灵活度有限、安全性差和不能适应复杂的地理环境，这些缺点制约了其在某些领域中的应用，如发生地震后，希望通过狭小曲折的通道去探测幸存者，像核电站这种危险地方的检修工作，以及水下救援等等。软体机器人是采用变形较大的柔性材料制成的，能连续变形，具有无限的自由度，可任意改变其尺寸和形状[参考文献：[]王田苗，郝雨飞，杨兴帮，等．软体机器人:结构、驱动、传感与控制[J]．机械工程学报，2017，53参考文献：[]王田苗，郝雨飞，杨兴帮，等．软体机器人:结构、驱动、传感与控制[J]．机械工程学报，2017，53(13):1-13．[]侯涛刚，王田苗，苏浩鸿，等．软体机器人前沿技术及应用热点[J]．科技导报，2017，35（18）：20-28．1研究现状由于传统的机器人的自由度少，不能适应复杂多变的地理环境，安全性和灵活性都较低，人们在医疗、野外勘探等领域对机器人的特殊应用的需求也在增加，因此研究人员将目光放在了软体机器人上。1989年，日本冈山大学设计出了一种软体机器人柔性抓手[[]SUZUMORIK.Flexiblemicro-actuator:1streport，staticcharacteristicsof3DOFactuator[J].TransactionsoftheJapanSocietyofMechanicalEngineers:C，1989，55(518):2547-2552.][[]SUZUMORIK.Flexiblemicro-actuator:2streport，dynamiccharacteristicsof3DOFactuator[J].TransactionsoftheJapanSocietyofMechanicalEngineers:C，1990，56(527):1887-1893.]，如图1所示，该柔性抓手是由硅胶材料浇筑制造而成，，具有7个自由度，有良好的灵活性，采用气动驱动的方式，可以实现抓取和移动物体等基本操作。2011年，哈佛大学设计了世界上第一个全软体的气动爬行机器人[[]ShepherdRF，Ilievski,F，ChoiW，etal.Amulti-gaitsoftrobot[J].2011.]，如图2所示，它的灵感来自于没有坚硬内部骨骼的动物，该机器人完全由软的弹性材料组成，不使用传感器，仅有5个执行器和一个简单的低压气动阀系统。该机器人可以实现爬行和波动两种步态运动，并且爬行和波动的结合使机器人能够穿过低于其自身形状的障碍物。2014年，美国A.D.Marchese等人用流体弹性驱动器作为鱼尾驱动，并成功开发了可以独立且快速游泳的软机器人鱼[[]MARCHESEAD，ONALCD，RUSD.Autonomoussoft-roboticfishcapableofescapemaneuversusingfluidicelastomeractuators[J].SoftRobotics,2014,1(1):75-87.]，如图3所示，该软体机器鱼由硅橡胶制成，将能源、驱动和控制集成一体，实现了水下自由快速游动，并且还可模仿鱼类作出逃避反应。2016年，哈佛大学与剑桥大学联合研制出一种名为“Octobot”的仿章鱼软体机器人[[]WEHNERM，TRUBYRL，FITZGERALDDJ，etal.Anintegrateddesignandfabricationstrategyforentirelysoft，autonomousrobots[J].Nature，2016，536(7617):451-455.]。如图4所示，这是世界上第一个全软体“章鱼机器人”，该机器人高度小于20mm，使用硅胶材料，并且通过3D打印制成，其大脑为柔性微流体芯片，能量来源于氧化氢分解，通过化学反应提供所需动力，采用流体驱动的行进方式，从而实现[]SUZUMORIK.Flexiblemicro-actuator:1streport，staticcharacteristicsof3DOFactuator[J].TransactionsoftheJapanSocietyofMechanicalEngineers:C，1989，55(518):2547-2552.[]SUZUMORIK.Flexiblemicro-actuator:2streport，dynamiccharacteristicsof3DOFactuator[J].TransactionsoftheJapanSocietyofMechanicalEngineers:C，1990，56(527):1887-1893.[]ShepherdRF，Ilievski,F，ChoiW，etal.Amulti-gaitsoftrobot[J].2011.[]MARCHESEAD，ONALCD，RUSD.Autonomoussoft-roboticfishcapableofescapemaneuversusingfluidicelastomeractuators[J].SoftRobotics,2014,1(1):75-87.[]WEHNERM，TRUBYRL，FITZGERALDDJ，etal.Anintegrateddesignandfabricationstrategyforentirelysoft，autonomousrobots[J].Nature，2016，536(7617):451-455.[]美国大学发明会“流汗”的软体机器人[J].机器人技术与应用,2020(02):10图1柔性机械手模型图2多步态软体机器人图3软体机器鱼图4软体章鱼图5会“流汗”的软体机器人图6气动蜂巢网络软体执行器图7DE材料驱动翼扑水型水下软体机器人近年来，国内高校和研究院都在研究软体机器人。2016年，中国科技大学王宁扬等人[[]王宁扬，孙昊，姜皓,等.一种基于蜂巢气动网络的软体夹持器抓取策略研究[J].机器人，2016，38(3):371-377.]开发出基于蜂巢气动网络的软体执行器。如图6所示，该气动蜂巢网络是一种刚柔相结合的结构，每个致动器可以在两个方向上弯曲，通过张开和闭合的简单抓取动作就可以很容易抓取尺寸更大的物体，其具备大幅变性、高灵活度、高负重比和低成本四大特性。2017年，浙江大学李铁风等人根据鳃鱼的身体结构和运动方式特点，研究出一种高性能的软体机器鱼[[]LiT，LiG，LiangY，etal.Fast-movingsoftelectronicfish[J].ScienceAdvances，2017，3(4):e1602045.]。如图7所示，该软体机器鱼使用[]王宁扬，孙昊，姜皓,等.一种基于蜂巢气动网络的软体夹持器抓取策略研究[J].机器人，2016，38(3):371-377.[]LiT，LiG，LiangY，etal.Fast-movingsoftelectronicfish[J].ScienceAdvances，2017，3(4):e1602045.[]深圳先进院研制多功能微型软体机器人[J].传感器世界,2020,26(04):38.2驱动方式软体机器人是由具有高柔性和大变形能力的材料制成，传统的电机驱动方式不适用于软体机器人。目前软体机器人的驱动方式可以分为流体驱动、智能材料驱动、化学驱动和活体细胞驱动等驱动方式。2.1流体驱动流体驱动方式是通过在超弹性材料制成的机器人体内内置不同形状的流体通道结构，当通入气体或液体时，通过控制通道内压力的变化，使软体机器人产生变形，从而实现软体机器人的基本运动。流体驱动方式具有大变形，运动灵活的特点，在控制精度上具有一定的难度。哈佛大学MichealT.Tolley[[]TolleyMT，ShepherdRF，etal.Aresilient，untetheredsoftrobot[J].SoftRobotics，2014，1(3):213-223.]利用改良的气动网格驱动器制作了一个0.65m长的完全无栓移动软机器人。该机器人的外壳是硅胶，所以能适应雪地、水坑或者火焰等恶劣的环境。南京理工大学王江华设计了一款注水驱动式人工水母[[]王江华.注水驱动式人工水母的设计与研究[D].南京:南京理工大学，2018.]，它的软体触手是由硅橡胶材料浇筑而成，人工水母的运动是依靠向软体触手内注水加压后产生弯曲变形实现的。还有E．Brown等人[[]TolleyMT，ShepherdRF，etal.Aresilient，untetheredsoftrobot[J].SoftRobotics，2014，1(3):213-223.[]王江华.注水驱动式人工水母的设计与研究[D].南京:南京理工大学，2018.[]BROWNE，RODENBERGN，AMENDJ，etal.Universalroboticgripperbasedonthejammingofgranularmaterial[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences，2010，107(44):18809-18814.[]罗召俊，王帅，程广贵，等.基于弹性体材料仿生手的设计、制造及其控制[J].机械工程学报，2019，55(11):69-75.2.2智能材料驱动智能材料是一种能够感应外界刺激(例如光、电、热等)，并能对之做出相对应反应的智能新型材料，例如形状记忆合金(SMA)、电活性聚合物(EPA)、磁流变材料以及响应水凝胶等材料都属于智能材料，使用智能材料驱动软体机器人是使用最多的方式。2.2.1SMA驱动SMA是由两种或多种金属元素组成的材料，具有形状记忆效应。这种效应是其可以作为驱动器的主要原因，当低温时，材料会发生塑性变形，初始状态开始发生改变；当温度上升时，材料会恢复到原来的形状。随着智能柔性材料的发展，研究人员将SMA嵌入柔性材料中，并利用SMA变形机理来驱动材料进行变形。2011年，塔夫茨大学H.THin等人[[]LINHT，LEISKGG，TRIMMERB.GoQBot:acaterpillarinspiredsoft-bodiedrollingrobot[J].BioinspirationandBiomimetics，2011，6(2):026007-1-026007-14.]制造出一种仿毛毛虫爬行的仿生机器人“GoQBot”，该机器人将SMA嵌入硅胶材料中，来控制SMA使身体结构发生变形，从而实现向前爬行动作，它也能够蜷曲成“Q”形来进行滚动运动。同年，中国科学技术大学和南洋理工大学共同研发了使用SMA合金制造出了有三种运动方式的软体机器人[[]DUY，XUM，DONGEB，etal.Anovelsoftrobotwiththreelocomotionmodes[C]//ProceedingsofIEEEInter-nationalConferenceonRoboticsandBiomimetics.KaronBeach，Phuket，Thailand,2011:98-103.],该机器人可以实现滚动、Q爬行和蠕动这三种形式，并且通过控制机体变形和头尾分离可切换运动模式。2018年，中国科学技术大学夏期荣等人设计了一种基于SMA驱动的机器鱼[[[]LINHT，LEISKGG，TRIMMERB.GoQBot:acaterpillarinspiredsoft-bodiedrollingrobot[J].BioinspirationandBiomimetics，2011，6(2):026007-1-026007-14.[]DUY，XUM，DONGEB，etal.Anovelsoftrobotwiththreelocomotionmodes[C]//ProceedingsofIEEEInter-nationalConferenceonRoboticsandBiomimetics.KaronBeach，Phuket，Thailand,2011:98-103.[]夏期荣，董二宝，杨杰.基于SMA柔性驱动器的机器鱼设计与试验[J].新技术新工艺，2018(8):17-EAP驱动EAP是近些年来发展最为迅速的一类智能材料，其在外加电场刺激下可以产生伸缩、弯曲、拧紧等大幅度形变，并且具有强大的电气和机械性能，可同时实现驱动、传感等多种功能。根据其不同的作用机理，EAP可以分为电子型EAP和离子型EAP，两者均可产生变形，例如弯曲和拉伸。电子EAP是一种智能材料，可以在直流电的作用下直接输出位移和应力。离子交换聚合物金属复合材料（IPMC），它是一种典型的离子EAP，由中间的离子交换膜和两边的贵金属层组成。如图8所示，它主要是通过离子交换膜中的阳离子结合水分子形成水合阳离子，在电场作用下发生迁移，引起内部电荷分布不均等，而使结构产生变形，从而穿过狭窄的缝隙，但具有耦合效率低、驱动力较小、致动速度较差以及材料需在液体环境中应用等问题。如Najem等人设计了一种采用IPMC为柔性致动器的仿生水母机器人[[]NajemJ，SarlesSA，AkleB，etal.Biomimeticjellyfish-inspiredunderwatervehicleactuatedbyionicpolymermetalcompositeactuators[J].SmartMaterialsandStructures,2012,21(9):299-312.]，该机器人使用八个由IPMC材料制成的软体驱动器，并将其嵌入具有热收缩聚合物薄膜制造的软腔中。通电后，IPMC材料弯曲并变形，从而使水母腔体收缩和膨胀，从而实现类似于水母运动的功能。此外还有蛇形游泳机器人[[]NakaboY，AsakaK.Biomimeticsoftrobotswithartificialmuscles[C]//ProceedingsofSPIE-TheInternationalSocietyforOpticalEngineering.Bellingham，WA:SPIE，2004，5648:132-144.[]NajemJ，SarlesSA，AkleB，etal.Biomimeticjellyfish-inspiredunderwatervehicleactuatedbyionicpolymermetalcompositeactuators[J].SmartMaterialsandStructures,2012,21(9):299-312.[]NakaboY，AsakaK.Biomimeticsoftrobotswithartificialmuscles[C]//ProceedingsofSPIE-TheInternationalSocietyforOpticalEngineering.Bellingham，WA:SPIE，2004，5648:132-144.[]NakaboY，MukaiT，AsakaK.Kinematicmodelingandvisualsensingofmulti-DOFrobotmanipulatorwithpatternedartificialmuscle[C]//IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation.Piscataway，NJ:IEEEPress，2006:4315-4320.图8IPMC材料驱动原理图图9DE材料驱动原理图电场型EAP驱动是由电场作用产生电效应力，介电弹性体(DE)是主要由柔性电极和介电高弹聚合物膜组成。如图9所示，当电场作用于电极两端时，聚合物膜在厚度方向受相反的电荷的引力作用下被压缩，在水平方向受同性电荷的斥力作用下水平膨胀，导致聚合物膜的厚度缩小，面积增大，去掉电压后，DE恢复到原来的形态。Pei等[[]PeiQ，RosenthalM，StanfordS，etal.Multiple-degrees-of-freedomelectroelastomerrollactuators[J].SmartMaterialsandStructures,2004,13(5):[]PeiQ，RosenthalM，StanfordS，etal.Multiple-degrees-of-freedomelectroelastomerrollactuators[J].SmartMaterialsandStructures,2004,13(5):N磁流变驱动磁流变材料(MR)是一种新型智能材料，由低磁导电性基液、悬浮颗粒、聚合物添加剂组成，在无磁场作用时，MR呈现为液态，添加磁场后，材料中的磁粒子被极化，沿磁场方向形成链状结构，此时材料呈固态，如果磁场再次被移除，材料将恢复到原来的液态。磁流变驱动的软件机器人具有反应速度快、可逆性好等优点。Nishida等人[[]NishidaT，OkataniY，TadakumaK.DevelopmentofuniversalrobotgripperusingMR&fluid[J].InternationalJournalofHumanoidRobotics，2016，13(4):231-235.]设计了一种基于磁流变驱动的通用软体机器人抓手，通电后，机器人抓手[]NishidaT，OkataniY，TadakumaK.DevelopmentofuniversalrobotgripperusingMR&fluid[J].InternationalJournalofHumanoidRobotics，2016，13(4):231-响应水凝胶水凝胶是一种基于化学键或物理交联形成的具有三维网状结构高分子聚合物。其根据外部环境的不同做出不同反应，并产生相应的结构变化。当水凝胶受到酸碱、温度以及空气干燥程度的一定外部环境的刺激，若其表现为材料结构不变时，但膨胀保留水分时则为新型水凝胶，反之则为传统型水凝胶。新型水凝胶的特点是遇刺激产生相应的反应，撤掉外界刺激后，则恢复原始状态。智能水凝胶材料因其对刺激的敏感性而备受研究者的重视，常用于软体机器人外形塑造与驱动制作。早稻田大学NakamaruS等人[[]NakamaruS，MaedaS，HaraY，etal.Developmentofnovelself-oscillatinggelactuatorforachievementofchemicalrobot[C].2009IEEE/RSJInternationalConferenceonIntelligentRobotsandSystems,2009:4319-4324]用水凝胶材料制造出一种新型自振动凝胶致动器，还发现凝胶的自振荡的位移与频率之间存在权衡关系。北卡罗莱纳州立大学的Morales等人[[]MoralesDanieletal.Electro-actuatedhydrogelwalkerswithdualresponsivelegs.[J].Softmatter,2014,10(9):1337-48.]采用电响应型聚电解质水凝胶材料研发出一种两足行走软体驱动器[]NakamaruS，MaedaS，HaraY，etal.Developmentofnovelself-oscillatinggelactuatorforachievementofchemicalrobot[C].2009IEEE/RSJInternationalConferenceonIntelligentRobotsandSystems,2009:4319-4324[]MoralesDanieletal.Electro-actuatedhydrogelwalkerswithdualresponsivelegs.[J].Softmatter,2014,10(9):1337-48.[]LeeH，XiaC，FangNX.Firstjumpofmicro-gel；actuationspeedenhancementbyelasticinstability[J].SoftMatter,2010,6(18):4342-4345.2.3化学驱动化学反应驱动是一种特殊的驱动方式，是指利用化学反应产生的能量，使化学能转化为机械能，借助机器人内部的微流道可以实现完全自主的运动。麻省理工学院Onal等人[[]OnalCD，ChenX，WhitesidesGM，etal.Softmobilerobotswithon-boardchemicalpressuregeneration[C]//15thInternationalSymposiumofRoboticsResearch.Berlin，Germany:Springer，2017:525-540.]制造了一种通过分解过氧化氢产生氧气提供动力的软体滚动机器人。如图10所示，该机器人的滚动运动是电磁阀控制过氧化氢分解反应顺序，使执行器依次变形实现的。还有Bartlett等人[[]BARTLETTNW，TOLLEYMT，OVERVELDEJTB，etal.A3D-printed,functionallygradedsoftrobotpoweredbycombustion[J].Science，2015，349(6244):161-165.]制造出由[]OnalCD，ChenX，WhitesidesGM，etal.Softmobilerobotswithon-boardchemicalpressuregeneration[C]//15thInternationalSymposiumofRoboticsResearch.Berlin，Germany:Springer，2017:525-540.[]BARTLETTNW，TOLLEYMT，OVERVELDEJTB，etal.A3D-printed,functionallygradedsoftrobotpoweredbycombustion[J].Science，2015，349(6244):161-165.图10化学反应驱动的软体滚动机器人2.4活体细胞驱动活体细胞驱动是将生物的活体细胞制成驱动器的一种新型驱动方式。利用这项技术，哈佛大学生物工程学院教授KevinParker制造出了全球首个活体细胞驱动的软体机器人——机器鳐鱼[[]傅珂杰，曹许诺，张桢.水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展[J].科技导报,2017,[]傅珂杰，曹许诺，张桢.水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展[J].科技导报,2017,35(18):44-51.图11活体细胞制造的人造黄貂鱼3制造方法软体机器人常规的制备方法有形状沉积制造(SDM)[[]GAFFORDJ，DINGYe，HARRISA，etal.Shapedepositionmanufacturingofasoft，atraumatic，anddeployablesurgicalgrasper[J].JournalofMechanismsandRobotics，2015，7(2):021006.],智能合成微结构(SCM)[[]CHOKJ，KOHJs，KIMS，etal.Reviewofmanufacturingprocessesforsoftbiomimeticrobots[J].InternationalJournalofPrecisionEngineeringandManufacturing，2009，10(3):171-181.]，3D打印[[]BARTLETTNW，TOLLEYMT，OVERVELDEJTB，etal.A3D-printed，functionallygradedsoftrobotpoweredbycombustion[J].Science，2015，349(6244):161-165.]等技术。图12[]GAFFORDJ，DINGYe，HARRISA，etal.Shapedepositionmanufacturingofasoft，atraumatic，anddeployablesurgicalgrasper[J].JournalofMechanismsandRobotics，2015，7(2):021006.[]CHOKJ，KOHJs，KIMS，etal.Reviewofmanufacturingprocessesforsoftbiomimeticrobots[J].InternationalJournalofPrecisionEngineeringandManufacturing，2009，10(3):171-181.[]BARTLETTNW，TOLLEYMT，OVERVELDEJTB，etal.A3D-printed，functionallygradedsoftrobotpoweredbycombustion[J].Science，2015，349(6244):161-165.[]CHAMJG,BAILEYSA,CLARKJE,etal.Fastandrobust:hexapedalrobotsviashapedepositionmanufacturing[J].TheInternationalJournalofRoboticsReseach,2002,21(10/11):869-882.图13是SCM的工艺流程图，SCM是制造集成碳纤维复合材料刚性零件和聚合物薄膜柔性接头的过程。由于其能制造出摩擦小、简单结构的弯曲关节，因此特别有利于设计和制造中型机器人，能避免传统接头摩擦力大的问题。2008年，R.JWood[[]WOODRJ.Thefirsttakeoffofabiologicallyinspriedat-scaleroboticinsect[J].IEEETransactionsonRobotics，2008，24(2):341-347.]利用SCM工艺制造出重量为60毫克的独特微型昆虫机器人,其微型结构由压电驱动器、布线和传感器组成，可以产生足够的推力来垂直加速。2009年，J.S.Koh等人[[]KOHJS，CHOKJ.Omegabot:BiomimeticinchwormrobotusingSMAcoilactuatorandsmartcompositemicrostructures[]WOODRJ.Thefirsttakeoffofabiologicallyinspriedat-scaleroboticinsect[J].IEEETransactionsonRobotics，2008，24(2):341-347.[]KOHJS，CHOKJ.Omegabot:BiomimeticinchwormrobotusingSMAcoilactuatorandsmartcompositemicrostructures(SCM)[C]//ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonRoboticsandBiomimetics.Guilin，China，2009:11541159.图12SDM的工艺示意图图13SCM的工艺流程图SCM和SDM工艺无法加工结构复杂的软体机器人，而3D打印技术可以实现，其快速的发展为制造软体机器人提供了方法，并且软体打印材料的多样应用为制造软件机器人提供了更多可能。例如2013年Roppenecker等人[[]RoppeneckerDB,PfaffA,CoyJA,etal.Multiarmsnake-likerobotkinematics.2013IEEE/RSJIntConfIntellRobotSyst,Tokyo,Japan.IEEE2013:2013:5040-5045.]采用聚酰胺材料，基于选择性激光烧结（SLS）技术制造出了多臂蛇状机器人；2016年Mutlu等人[[]MutluR,YildizSK,AliciG,etal.Mechanicalstiffnessaugmentationofa3Dprintedsoftprostheticfinger.2016IEEEIntConfAdvIntellMechatronics,Banff,Alberta,Canada.2016:7-12.]采用聚氯Z烯(PVC)薄板制成的刚度变强的单元，并使用熔融沉积成型技术（FDM）制造出了柔性机器人手指，而且手指完全与挠性铰链兼容。同年Cul等人[[]GulJZ,YangB-S,YangYJ,etal.InsituUVcurable3Dprintingofmulti-materialtri-leggedsoftbotwithspidermimickedmulti-stepforwarddynamicgait.SmartMaterStruct.2016:25:115009.]受蜘蛛行走步态的启发，采用UV光固化材料，使用喷墨打印技术制造出三足软体机器人；2019年Skylar-Scott[]RoppeneckerDB,PfaffA,CoyJA,etal.Multiarmsnake-likerobotkinematics.2013IEEE/RSJIntConfIntellRobotSyst,Tokyo,Japan.IEEE2013:2013:5040-5045.[]MutluR,YildizSK,AliciG,etal.Mechanicalstiffnessaugmentationofa3Dprintedsoftprostheticfinger.2016IEEEIntConfAdvIntellMechatronics,Banff,Alberta,Canada.2016:7-12.[]GulJZ,YangB-S,YangYJ,etal.InsituUVcurable3Dprintingofmulti-materialtri-leggedsoftbotwithspidermimickedmulti-stepforwarddynamicgait.SmartMaterStruct.2016:25:115009.[]Skylar-Scott,MA,Mueller,J,Visser,CW,etal.Voxelatedsoftmatterviamultimaterialmultinozzle3Dprinting.Nature.2019:575:7782.4应用领域4.1仿生结构软体人机器人的研究彻底改变了机器人的发展，使仿生机器人不再是刚性的，它们是具有活生物体外观的软体机器人。目前，仿生机器人能进行执行各种仿生运动，如爬行，游动，滚动等动作。如通过对章鱼触手动作特性的研究，得出的结论是，它提供了一种控制章鱼机器人水下作业的好方法，使机器人能够在多个手臂(如章鱼)的协调下移动和捕捉水下物体。软机器人主要使用超弹性硅胶材料，易于驱动并且具有更好的抗击性。软体机器人本身可以不断变形并具有很多的自由度。它不仅能适应障碍，而且可以改变自己的运动方式。在地震救援和军事勘察等有限空间的非结构环境下进行操作具有很好的优势。4.2人机交互医疗康复随着中国逐渐进入老龄化社会，人们对服务机器人的需求正在增长。软体机器人作为这类机器人的领军者，在人机交互和康复领域得到了广泛的应用，因此受到了越来越多的关注。传统的机器人可以帮助病人弯曲手指，但他们不能执行复杂的任务，而软体机器人可以更安全、更灵活地与患者进行交互，就像人体灵活的躯干和肌肉一样。2014年，哈佛大学PolygerinosP等人设计出的软体机器人手套[[]PolygerinosP，WangZ，GallowayKC，etal.Softroboticgloveforcombinedassistanceandat-homerehabilitation[J].Robotics&AutonomousSystems，2014，73:135-143.]，如图15所示，它由软放大器和纤维放大器组成的弹性腔体组成，其材料的柔软性和弹性接近人类的皮肤和肌肉，并遵循健康手指的自然运动，可以使神经受损的患者独立[]Poly