文章核心观点 - 哈佛大学研究团队提出了一种名为旋转多材料3D打印（RM-3DP）的全新制造范式，解决了快速、高效制造结构复杂、功能可编程软体机器人的难题 [1][2] - 该技术通过将复杂的内部气动网络直接打印进软体机器人身体，并集成算法路径规划，实现了对机器人形变的亚体素级别动态编程，极大地拓展了软体机器人的设计和制造边界 [2][12][25] 旋转多材料3D打印（RM-3DP）技术原理 - 技术核心在于一个特殊设计的3D打印喷头，可挤出核-壳结构（core-shell）长丝 [6] - “壳”由光固化弹性体墨水构成，形成软体机器人的身体；“核”由温敏性凝胶“牺牲墨水”填充，打印后可用0°C冰水冲走，留下中空的气动通道 [7][8] - 通过精确设计喷头内部几何形状（如角度φ），可制造出不对称的通道截面，从而实现充气时的定向弯曲驱动 [10] - 打印喷头可一边挤出材料一边高速旋转，从而在打印过程中任意改变内部不对称通道的朝向，实现直线、S形或螺旋形等不同形变 [11] - 通过控制“牺牲墨水”的挤出流速（Qf），可动态改变通道横截面积，从而控制形变大小或制造“惰性”连接段 [11] 可编程复杂形变能力展示 - **一维（1D）长丝**：单根长丝充气后可精确弯曲成预设曲率，实验结果与模拟高度吻合 [13] - **周期性弯曲**：通过多次180度旋转打印，长丝充气后像波浪一样周期性向不同方向弯曲 [15] - **螺旋扭转**：通过连续旋转打印（w* = -1），长丝在83kPa压力下驱动时扭转成紧密螺旋线圈，末端角位移高达880度 [15] - **局部铰链**：通过在一小段打印粗通道（高Qf）两侧连接细通道（低Qf），形成“铰链”，充气时弯曲角度可超过180度，实现“对折”效果，并可用一根长丝打印出充气后自动折叠的线框立方体 [16] - **二维（2D）表面**：将多根长丝并排打印构建表面，通过编程“棋盘格”图案中相邻区域气动通道方向相反（如θf = 0°和180°），实现充气时区域化形貌控制（有的向上拱起，有的向下弯曲） [17][18] 算法集成与复杂结构制造 - 引入基于费马螺线（Fermat spirals）的连续打印路径规划算法，可将任意二维矢量图像（如花朵或手轮廓）自动转换成一条连续不断的打印路径 [21] - 使用该算法和RM-3DP系统制造出“机器花朵”，充气时花瓣优雅地向中心卷曲，模拟绽放 [21] - 制造出拥有5个独立气路输入的软体机器手，算法自动生成覆盖手掌和五指的连续路径，并在手指“关节”位置通过程序化改变挤出流速预设“铰链”结构，可独立控制每一根手指弯曲 [23] - 将该机器手固定在机械臂上，成功围绕泡沫小球实现保形抓握并将其从桌上提起，展示了技术的实用性 [25] - 该技术是一套集设计、路径规划、材料打印于一体的自动化工作流程，能将复杂仿生设计快速转化为功能强大的实体机器人 [25] 研究发表与行业关联 - 这项重磅研究已发表在材料科学领域国际顶级期刊Advanced Materials上 [5] - 文章末尾列出了大量工业机器人、服务与特种机器人、人形机器人、具身智能、医疗机器人及上游产业链的相关企业名称，显示了该技术与机器人行业的广泛关联 [29][30]