来自马里兰大学、加州大学伯克利分校和卡内基梅隆大学的学者使用 PolyJet（一种 3D 打印方法）在一次打印中制造包含完全集成流体回路的软机器人。该机器人使用新的 3D 流体电路组件（例如，流体二极管、“常闭”晶体管和具有几何可调压力增益的“常开”晶体管）来响应流体传统电子信号，包括“直流 (DC)”、 “交流电 (AC)”，也可以预先编程（“可变电流”）以进行状态调整。

△PolyJet 3D打印软体机器人系统，单次打印集成流体回路。 (A) 模块化 3D CAD 模型和用于流体回路组件、流体互连、软执行器和结构外壳的类似电子电路符号。 (B) 具有完全集成流体振荡器电路的统一软机器人的 CAD 模型和相应的模拟电路图。 (C) 使用弹性（黑色）、刚性（白色）和水溶性支撑（黄色）材料进行多材料 PolyJet 3D 打印的软机器人概念图。 (D) PolyJet 3D 打印过程的序列延时图像。比例尺，5 厘米。 (E 和 F) 去除支撑材料前后 (F) 具有集成流体回路 (E) 的统一多材料软机器人的结果。比例尺，2 厘米。图片来源：Ruben Acevedo，马里兰大学帕克分校。

研究团队使用 Stratasys 的 PolyJet3D 打印机 Objet500 Connex3 和 SolidWorks 软件对所有流体回路组件、软执行器、端口和集成软机器人系统进行建模。并使用 Stratasys 生产的 3 种材料进行印刷：

• MED610：刚性光塑料材料

• Agilus30：弹性光聚合物材料

• SUP706：水溶性牺牲支撑材料
  

△基于恒流的软体机器龟的工作原理及实验结果。 (A到F)软体机器人的概念图，集成流体振荡器电路，以及基于恒流输入条件的六种主要状态对应的模拟电路图。 (G) 在代表性操作期间，在恒定流量条件 (10 ml/min) 下软机器人功能的实验结果。比例尺，3 厘米。图片来源：Ruben Acevedo，马里兰大学帕克分校。 (H) 在恒定流量条件 (10 ml/min) 下，每个软驱动肢体随时间的归一化垂直变形的量化实验结果。蓝色，左肢；红色，右肢。 au，任意单位。

受仿生学的启发，该团队以乌龟为模型，创建了三种具有不同集成流体回路的软机器人，并对其运行性能进行了评估。研究。针对不同的传统电信号，这些流体回路软机器人可分为以下三类：

• 恒流条件下[“直流（DC）”]输入，软肢体产生周期性和异相驱动

• 使用具有不同压力增益特性的嵌入式流体晶体管在正弦[“交流电”下产生周期性游动运动(AC)"] 流体输入条件

• 使用单个预编程的非周期性（“可变电流”）压力输入，通过第一级柔性机械手“超级马里奥兄弟”
  

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△基于正弦输入的软件 陆龟机器人的工作原理和实验结果。 (A 到 D) 基于正弦输入条件和恒定输入的四种主要状态的概念图和模拟电路图。 (E) 制造结果。比例尺，2 厘米。图片来源：Ruben Acevedo，马里兰大学帕克分校。 (F) 与软致动器相关的鳍状肢位移的实验结果。 (G) 在恒定输入和正弦输入下以 0.1 Hz 的频率从 0 到 80 kPa 振荡的鳍状肢位移路径的 DIC 处理实验结果。蓝色和红色分别表示与通货膨胀和通货紧缩相关的位移周期。

在团队打造的软体机器人中，研究人员认为基于恒流的软体机器人乌龟最适合作为比较软体机器人的参考模板使用不同的流体回路。其振荡行为也与其他相关文献报道一致。对于机械手，该团队成功地使用了一种特殊的流体晶体管来实现手指运动控制。通过压力的变化，手指会做出不同的动作来操作游戏控制器的按键。有趣的是，研究人员利用这一特性，利用编程控制完成了实时游戏操作，成功通关了超级马里奥兄弟第一关

△预编程集成流体回路，基于软机械手的概念和结果非周期性流体输入。 （A到D）基于不同幅度的四种主要状态的概念图和模拟电路图。 （E 和 F）软机器人手指的实验结果。比例尺，2 厘米。图片来源：帕克马里兰大学的 Kristen M. Edwards、Jennifer Landry 和 Ryan D. Sochol。 (G) 软机器人手指-流体晶体管系统。误差带代表 SD。 (H) PolyJet 3D 打印过程的序列延时图像。比例尺，2 厘米。图片来源：约书亚，马里兰大学帕克分校。 （一）生产成果。比例尺，2 厘米。照片来源：马里兰大学帕克分校的 Joshua D. Hubbard 和 Kristen M. Edwards。 (J) 响应预编程的实时超级马里奥兄弟视频游戏完成第一级的实验结果。注释包括控制器激活状态、游戏状态和使用控制器的软机械手的图像，对应于呈现时间点。图片来源：马里兰大学帕克分校的 Joshua D. Hubbard、Ruben Acevedo 和 Kristen M. Edwards。