在軟體機器人領域，運動可預測性一直是制約發展的關鍵難題。盡管制造柔性機械結構并非難事，但如何讓它們按照預設軌跡精準運動，始終是工程師們亟待攻克的挑戰。哈佛大學研究團隊近日宣布，他們通過創新3D打印技術，成功將運動指令直接嵌入材料內部，為軟體機器人設計帶來了革命性突破。

這項發表在《先進材料》期刊上的研究，徹底顛覆了傳統制造工藝。傳統方法依賴多步驟模具澆筑與組件組裝，不僅耗時漫長，且難以保證運動精度。而新研發的旋轉式多材料3D打印技術，通過單一旋轉噴頭實現多種材料同步擠出，在打印過程中直接構建出具備氣動驅動功能的復雜結構。

研究團隊負責人介紹，打印噴頭在持續旋轉中，可精確控制不同材料在絲材中的分布位置。結構外層采用高強度聚氨酯形成堅固外殼，內部則填充泊洛沙姆凝膠——這種常見于洗護產品的聚合物會臨時占據氣動通道空間。待打印件固化后，通過簡單沖洗即可去除內部凝膠，留下精密的中空通道網絡。

這些內部通道構成了機器人的"數字肌肉"。當向通道注入壓縮空氣或液體時，材料會按照預設的幾何結構發生彎曲、扭轉或伸展。每根打印絲材都可獨立設置取向參數，相當于將運動邏輯直接編碼進材料本體。"通過旋轉噴頭角度，我們就能預設機器人充氣后的變形方向。"項目成員威爾特解釋道。

該技術的核心優勢在于其設計邏輯的重構。傳統軟體機器人需要分層澆筑、粘貼薄膜、密封組件等多道工序，而新方法通過單一打印路徑即可完成整套驅動結構的一體成型。研究人員僅需調整打印參數，無需改造硬件設備，就能在數小時內重新設計復雜裝置，較傳統工藝效率提升數十倍。

驗證實驗中，團隊打印了兩個概念樣機：螺旋驅動器充氣后如花朵般層層舒展，關節式夾持器則能精準卷曲抓取物體。這兩個部件均通過連續3D打印路徑完成，無需任何后期組裝。這種設計自由度為軟體機器人開辟了全新應用場景，從適配人體組織的手術器械到貼合身體的可穿戴設備，再到能安全抓取易碎品的工業夾持器，都展現出廣闊前景。

現已轉任斯坦福大學的拉森教授指出，這項研究實現了從"功能附加"到"功能內生"的理念轉變。過去運動能力需要通過額外組件實現，現在則可直接通過材料幾何結構編碼。這種將幾何形態作為"代碼"的設計范式，使工程師能像編程軟件般精確控制軟體結構的動態表現，為柔性機器人領域帶來了根本性變革。