软体机器人制造长期面临流程复杂、功能单一等瓶颈。北京大学谢广明团队提出一种“整体可编程织物堆叠”制造方法，通过激光切割与3D打印技术，实现多功能软体机器人的一体化成型，为该领域提供了高效、可扩展的新思路。
智能速览
北大团队提出“整体可编程织物堆叠”新方法，突破软体机器人制造瓶颈。
该方法结合激光切割与3D打印，实现机器人一体化制造，无需手动组装。
成功研制出集成伸缩、弯曲、扭转功能的大范围软体操作臂，伸缩比达2941%。
开发出可在水陆间切换四种运动模式的两栖机器人，环境适应性极强。
打造出集成游动与抓取功能的无缆机器鱼，最大抓取力达21.4N。
此项研究成果已发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Robotics》。
精华内容
传统软体机器人制造依赖手工组装，效率低下且功能受限。北大团队的创新方法，通过编程织物层，巧妙地解决了这一难题，开启了复杂功能一体化的新篇章。
传统制造的困境
当前主流的软体机器人制造方法存在明显局限。硅胶浇注依赖手工操作，导致产品一致性差、重复性低；而3D打印弹性材料则面临刚度过高、变形能力有限和后处理繁琐等问题。
更关键的是，现有机器人多为单一功能载体。若要集成多种功能，通常需要分别制造多个驱动器模块再进行手工组装。这种流程不仅复杂、效率低下，组装误差还容易影响机器人的整体性能，严重限制了软体机器人向更复杂、更多功能方向的发展。
可编程堆叠技术
研究团队提出的“整体可编程织物堆叠”方法，核心在于编程定义每层织物的轮廓和层间粘合路径。该方法选用热塑性聚氨酯（TPU）双面涂层尼龙编织织物作为唯一材料。
制造时，先用激光切割精确加工织物轮廓，并预先切割出类似邮票边缘的虚线作为边界。随后，利用加热的3D打印挤出头在织物上沿编程路径移动，通过高温热塑将织物层逐层牢固粘合。
完成堆叠后，沿虚线轻松剥离支撑部分，即可形成具有多个互联气囊的一体化结构。整个过程最大限度地减少了人工干预，保证了制造精度和一致性。
多功能一体成型
为验证该技术的普适性，团队成功研制了三款功能强大的软体机器人。首先是“大范围软体操作臂”，它由40层织物堆叠而成，充气后长度从8毫米延伸至243毫米，伸缩比高达2941%。其末端集成的三指夹持器，可实现110.3度的弯曲和±74.6度的扭转，能完成抓取、擦拭、拧灯泡等精细任务。
其次是“多模态水陆两栖机器人”，它能通过充气量自适应改变形态，实现龟式爬行、狗式行走、蛙式跳跃和鱼式游动四种步态，展现了极强的地形穿越能力。
最后是“无缆软体机器鱼”，它集成了微型气泵、电池与控制电路，采用双气室拮抗驱动实现尾部摆动。其鱼嘴部分可产生21.4牛的抓取力，不仅能水下搬运物体，还能与真实鱼群互动，为生物行为研究提供了新工具。
技术突破与价值
这项研究的关键突破在于，它将软体机器人的制造从依赖手工组装的二维层面，推进到了可编程一体成型的三维空间。通过对“织物轮廓+粘连路径”的精确编程，研究人员能够预设并控制机器人在充气驱动下的复杂三维变形行为。
该技术不仅解决了传统制造流程繁琐、功能集成困难的根本问题，也为快速、高效、低成本制造高性能软体机器人开辟了新途径。其在工业操作、灾后救援、环境监测乃至生物交互等领域均展现出广阔的应用前景。
