文章核心观点 - 上海交大研究团队开发了一种集成化的多材料3D打印技术，能够一次性、无需组装地制造出集驱动、传感、电路和通信功能于一体的自主软体机器人，将制造过程从繁琐的手工组装转变为高效、可靠的自动化生产 [1][3] 制造困境：为何完整的软体机器人如此难造 - 一个能自主工作的软体机器人需要将柔软的驱动结构、各类传感器、供电单元、控制电路和通信模块全部集成在有限空间内 [4] - 传统制造方法如模具浇铸和手工组装面临工序繁琐、界面脆弱和结构受限三大挑战 [5][6] - 软硬材料结合处因应力集中易开裂或脱落，且传统方法难以在三维空间灵活布置电路，限制了结构优化和小型化 [6][7] 技术突破：两种3D打印合二为一，30分钟自动成型 - 研究团队将数字光处理和直接墨水书写两种3D打印技术融合，创建了一个集成制造平台 [8] - 数字光处理技术用于快速成型结构复杂的柔软主体，直接墨水书写技术则像精密“糖霜笔”，可挤出导电或特殊电阻的硅胶“墨水”来绘制功能性电路 [8] - 通过四个连贯步骤实现一体化成型：打印躯体、嵌入电子元件、绘制柔性电路网络、封装保护，整个过程高度自动化，仅需约30分钟即可制造出一个重约120克、功能齐全的软体机器人，无需任何后期焊接或组装 [8][9] 设计巧思：让“软”与“硬”和谐共处的工程智慧 - 采用波浪形柔性电路设计，电路在机器人躯体经历高达40%的拉伸应变时，依然能保持电气连接畅通 [10] - 采用离散化迷你印刷电路板设计，将一整块刚性电路板分割成多个通过柔性电路连接的微型模块，以分散机械应力 [10] - 在关键电子元件周围打印能量吸收晶格结构，在严苛的45%轴向压缩循环测试中，能有效保护内部脆弱的电子元件 [12] 功能展示：从手势遥控到自主避障的全能选手 - 机器人集成了四分之三圆形的触觉传感器，可实现触觉到视觉的反馈 [16] - 可通过戴在手指上的柔性遥控器进行直观的手势控制，为人机交互提供了更自然的方式 [17] - 集成了微型飞行时间传感器和惯性测量单元，具备真正的自主导航能力，能在设有障碍的迷宫中自主探索、决策并规划路径 [20] 未来展望：为下一代软体机器人打开想象空间 - 该研究提供了一套通用的设计和制造范式，为开发更复杂、功能更强大的电子集成自主软体机器人铺平了道路 [23] - 该技术正在改变软体机器人的制造逻辑，让能用于搜救、医疗或自主巡检的柔性智能机器离现实更近一步 [23]