微小，灵活的机器人蜘蛛可以帮助未来的手术

科学家已经开发了一种灵活，柔软的机器人蜘蛛-大约和硬币一样大-可以帮助协助精细的外科手术或进入人类或刚性机器人难以到达的区域。机器人专家正在设想一个未来，在这个未来中，柔软的、受动物启发的机器人可以安全地部署在难以接近的自然和人造环境中。已经创建了厘米大小的软机器人，但是到目前为止，还无法制造出可以在较小尺寸范围内移动和操作的多功能柔性机器人。

美国哈佛大学和波士顿大学的研究人员通过开发一种集成的制造工艺来克服这一挑战，该工艺能够设计毫米级的具有微米级特征的软机器人。为了展示他们的新技术的能力，他们创造了一种机器人软蜘蛛-灵感来自毫米大小的彩色澳大利亚孔雀蜘蛛-由单一的弹性材料，具有塑身、运动和色彩特征。

美国波士顿大学 (Boston University) 助理教授希拉·鲁索 (Sheila Russo) 表示: “最小的软机器人系统仍然倾向于非常简单，通常只有一个自由度，这意味着它们只能启动一个形状或运动类型的特定变化。”“通过开发一种融合了三种不同制造技术的新混合技术，我们创造了一种仅由硅橡胶制成的软机器人蜘蛛，具有18个自由度，包括结构，运动和颜色的变化，并且具有微米范围内的微小特征，” Russo说，他在研究时是哈佛大学的博士后研究员。

在用于可重构气动/液压 (MORpH) 设备的微流体折纸中，研究人员首先使用软光刻技术生成12层弹性硅树脂，这些硅树脂共同构成了软蜘蛛的物质基础。使用激光微加工技术将每一层精确地从模具中切出，然后将其粘合到下面的一层上，以创建软蜘蛛的粗糙3D结构。将这种中间结构转变为最终设计的关键是预先设想的空心微流体通道网络，该网络集成到内部层中。

使用称为注射诱导自折叠的第三种技术，从外部用可固化树脂对一组这些集成的微流体通道进行加压。这会导致inpidual层以及它们的相邻层局部弯曲成其最终构型，当树脂硬化时，该构型固定在空间中。这样，例如，柔软的蜘蛛的腹部肿胀和向下弯曲的腿成为永久性特征。

该研究的第一作者Tommaso Ranzani说: “我们可以通过改变不同层上与通道相邻的硅树脂材料的厚度和相对稠度，或者通过在距通道的不同距离处进行激光切割，来精确控制这种类似折纸的折叠过程。” 发表在《先进材料》杂志上。波士顿大学助理教授拉扎尼说: “在加压过程中，通道充当致动器，引发永久性的结构变化。”

其余的集成微流体通道被用作额外的致动器，以使眼睛着色并通过流动的彩色流体模拟孔雀物种的腹部颜色模式; 并在腿部结构中引起类似行走的运动。

Ranzani说: “第一个变形系统是在一个单一的整体过程中制造的，可以在几天内完成，并且在设计优化工作中很容易迭代。”