Multimaterial 3D printed soft robots with embedded actuation and sensing

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作者
Zixiao Zhu,Dong Wang,Mengjie Zhang,Le Dong,Qinghua Yu,Chengru Jiang,Xiaoyang Zhu,Mei Chen,Kun Zhou,Guoying Gu
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:11 (51): eadz2928-eadz2928 被引量:5
标识
DOI:10.1126/sciadv.adz2928
摘要

Soft robots require the seamless integration of actuation and sensing units to achieve autonomy and adaptability behaviors. This demands conformal, stretchable, and spatially distributed electronic components-an unmet challenge with conventional design and fabrication methods due to complex three-dimensional (3D) geometries, multimaterial integration, and mechanical-electrical mismatches between rigid electronics and soft bodies. Here, we present a design and fabrication framework for autonomous soft robots with embedded actuation and sensing. We develop an integrated digital light processing and direct ink writing 3D printing technology to fabricate soft robots with embedded and conformal 3D electronics in an automated manner. To ensure both electrical and mechanical stability under large deformation, we introduce a structural design strategy incorporating lattice metamaterials, wavy interconnects, and discretized printed circuit boards. By combining the fabrication and design methods, we demonstrate soft robots with multimodal actuation, real-time tactile sensing, wireless communication, tactile-to-visual feedback, and autonomous obstacle avoidance. Our approach paves the way for the development of electronics-integrated autonomous soft robots.
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