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Bubble casting soft robotics

机译：泡泡铸造软机器人

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摘要

Inspired by living organisms, soft robots are developed from intrinsically compliant materials, enabling continuous motions that mimic animal and vegetal movement(1). In soft robots, the canonical hinges and bolts are replaced by elastomers assembled into actuators programmed to change shape following the application of stimuli, for example pneumatic inflation(2-5). The morphing information is typically directly embedded within the shape of these actuators, whose assembly is facilitated by recent advances in rapid prototyping techniques(6-11). Yet, these manufacturing processes have limitations in scalability, design flexibility and robustness. Here we demonstrate a new all-in-one methodology for the fabrication and the programming of soft machines. Instead of relying on the assembly of individual parts, our approach harnesses interfacial flows in elastomers that progressively cure to robustly produce monolithic pneumatic actuators whose shape can easily be tailored to suit applications ranging from artificial muscles to grippers. We rationalize the fluid mechanics at play in the assembly of our actuators and model their subsequent morphing. We leverage this quantitative knowledge to program these soft machines and produce complex functionalities, for example sequential motion obtained from a monotonic stimulus. We expect that the flexibility, robustness and predictive nature of our methodology will accelerate the proliferation of soft robotics by enabling the assembly of complex actuators, for example long, tortuous or vascular structures, thereby paving the way towards new functionalities stemming from geometric and material nonlinearities.An all-in-one methodology for fabricating soft robotics reported here uses interfacial flows in elastomers that cure to produce actuators that can be tailored to suit applications from artificial muscles to grippers.
机译：灵感来自生物体，软机器是从本质上兼容的材料开发的，从而实现了模仿动物和植物运动的连续动作（1）。在软机器人中，规范铰链和螺栓被组装成致动器的弹性体代替，该致动器被编程为在刺激施加刺激后改变形状，例如气动膨胀（2-5）。变形信息通常直接嵌入这些致动器的形状内，这些致动器的形状是通过快速原型技术的最新进步（6-11）而促进了其组件。然而，这些制造过程具有可扩展性，设计灵活性和鲁棒性的限制。在这里，我们展示了一种新的一体化方法，用于制造和软机的编程。我们的方法而不是依赖于各个部件的组装，我们的方法利用弹性体中的界面流动，逐渐治愈鲁棒地生产整体气动致动器，其形状可以容易地定制，以适应从人工肌肉到夹持器的应用。我们将流体力学的液体力学合理化在我们的执行器的组装中，并模拟他们随后的变形。我们利用这种定量知识来编程这些软机并产生复杂的功能，例如从单调刺激获得的顺序运动。我们预计我们的方法的灵活性，稳健性和预测性质将通过使复杂的执行器组装能够加速软机器人的扩散，例如长，曲折或血管结构，从而铺平了符合几何和材料非线性的新功能.AN展示软机器人的一体化方法，这些方法在这里使用弹性体中的界面流动，该弹性体中的固化，以产生可以根据人工肌肉到夹具的应用程序定制的执行器。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2021年第7884期|229-233|共5页
  • 作者

    Jones Trevor J.; Jambon-Puillet Etienne; Marthelot Joel; Brun P-T;

  • 作者单位

    Princeton Univ Dept Chem & Biol Engn Princeton NJ 08544 USA;

    Princeton Univ Dept Chem & Biol Engn Princeton NJ 08544 USA;

    Princeton Univ Dept Chem & Biol Engn Princeton NJ 08544 USA|Aix Marseille Univ CNRS IUSTI Marseille France;

    Princeton Univ Dept Chem & Biol Engn Princeton NJ 08544 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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