日前，哈佛科学家3D打印出世界上第一个完全自主、软机器人。这是实现软机器人技术开发的一个重要里程：这个绰号为Octobot的机器人是世界首例3D打印的，完全柔软且自主的机器人。 点击3D科学谷视频链接》

当然，这不是我们所看到的第一个灵活和柔软的机器人。大约一年前，来自康奈尔大学的科学家透露了他们在3D打印软执行器方面获得了模仿章鱼触手肌肉的成功，而哈佛的研究人员一直专注于软体机器人的开发。而今年夏天早些时候，我们还看到了3D打印机器人的“肌肉”。

哈佛的解决方案是气动原理–由高压气体驱动那些关键运动部件。少量的液体燃料（过氧化氢）是通过化学过程转化为气体，从而为机器人创造了足够的运动能力，并完全摆脱了僵化的部分。

但是之前创作的软机器人还是需要依靠一些刚性的零件，通常是电池，电路板等来实现操作控制。哈佛这次的创新是完全灵活的。机器人甚至没有刚性的电子产品，通过微流体化学反应产生的气体来控制Octobot机器人的运动，灵感也是来自于自然界的章鱼。

一个长期以来一直在软机器人领域的愿景是创建一个完全柔软的机器人，但研究的专注点一直集中在将那些刚性的电池和电子控制组建更换成类似的软系统，而哈佛的这项研究表明，可以很容易地制造一个简单的、完全是软的机器人的关键组成部分，这为更复杂的设计奠定了基础。

哈佛大学Wyss生物工程研究所核心成员Robert Wood博士和Jennifer Lewis博士是这项研究的负责人。这项研究成果发表在近期的《Nature》杂志上。“通过我们的混合动力总成的方法，我们能够3D打印每个需要在软机器人本体的功能部件，包括燃料储存、电力驱动，”Lewis教授说。“这个Octobot旨在展示我们的综合设计和嵌入自治功能增材制造战略。”

Octobot的自治能力指的是他们能决定什么时候舒展四肢。未来版本是希望能够爬行、走路，或者执行一系列的任务。为了达到这一点，需要通过3D打印不同的设计版本来测试各种气动系统。为了减少失败，哈佛的研究小组利用微流控逻辑电路来控制过氧化氢的化学反应过程。这一技术将对软机器人带来哪些更多的变化，3D科学谷将与谷友一起保持关注。

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于是，当材料科学与数学相结合，为我们展示的是精准可控的4D打印技术，为此，3D科学谷邀您一起欣赏哈佛大学的最新发现：

2016年1月25日，波士顿的哈佛大学威斯生物工程研究所和哈佛大学保尔森工程与应用科学学院的科学家们宣布将他们的微型3D打印技术推向第四个维度：时间。实现4D打印并非了不起的事情，哈佛的这一研究最重要的是实现了形态变化的精准可控。

灵感来自于自然界的植物生长和花朵绽放，在自然界中，花卉和植物的组织成分和微观结构带来他们随着环境和时间变化的形态改变，4D打印的水凝胶复合材料实现了精确的局部肿胀和变形的行为。3D科学谷了解到其其中的奥秘来自于水凝胶复合材料中含有来自木材的纤维素纤维，这些纤维是使植物的形状发生变化的微观结构。

在打印过程中，通过对纤维素纤维的排列，将水凝胶复合油墨编程成具有各向异性的肿胀和延展性的材料，从而可以形成复杂的形状变化。纤维素纤维的各向异性性质，使得可以预测和控制不同方向变形的特性。3D科学谷了解到这就像为什么木材沿着其纵向的纹理更容易被劈开一样的道理。通过专有的数学模型算法仿真预测，开发团队可以控制4D打印的对象达到规定的变形形状。

通过数学模型来控制弯曲的离散和连续性，这一技术开辟了许多新的和令人兴奋的应用，包括智能纺织品、软性电子、生物医学设备以及组织工程等领域。更甚的是，还可以交换不同的材料以调整性能，如导电性或生物相容性。

值得注意的是，这项科研工作的资金支持来自于美国陆军研究办公室（ARO）和美国国家科学基金会材料科学与工程研究中心（MRSEC）。看来，小花朵，大学问，哈佛大学的这一技术应用前景值得重视。

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