受生命體的啟發，軟機器人由具有內在順應性的材料開發而成，能夠模仿動物和植物的連續運動。在軟機器人中，標準的鉸鏈和螺栓被裝配到執行器中的彈性體所取代，這些執行器通過編程在施加刺激(例如氣動充氣)后改變形狀。變形信息，通常直接嵌入到這些驅動器的形狀中，快速原型技術的最新進展促進了驅動器的組裝。然而，這些制造過程在可伸縮性、設計靈活性和健壯性方面存在局限性。

在此，來自美國普林斯頓大學的P.-T. Brun等研究者，展示了一種新的一體化的方法來制造和編程的軟機器。相關論文以題為“Bubble casting soft robotics”于2021年11月10日發表在Nature上。

軟機器人，可以完成復雜的任務，如輕柔的抓握、爬行或游泳，使用低復雜性的、類似肌肉的軟驅動器，可以根據需要彎曲、扭轉、收縮或拉長。這種柔軟性和仿生運動的獨特結合，使軟機器人在剛性機器人可能會失敗的各種創新應用中具有吸引力。

這一蓬勃發展的領域是由最近在建模、計算和制造方面的見解推動的，這些見解使各種軟機器的設計、編程和組裝成為可能。雖然化學、熱、電或磁激活的軟執行器已經被廣泛證明，但硅膠體氣動機器人由于其簡單和快速的驅動而引起了廣泛的關注。

這類機器人的運動學被編碼在驅動器的肉體中，即形狀或材料，這樣內部壓力的變化被機械地轉換成特定的運動。軟氣動執行機構的制造，尤其是空腔執行機構的制造并非易事，通常通過為特定執行機構量身定制的有序成型程序和可拆卸框架來完成。

同樣，最先進的薄膜涂層技術，僅限于簡單的幾何形狀，而自由形式的制造技術通常缺乏可擴展性，需要很長的打印時間。通常，這些執行器的膨脹很難預測，因此，需要試驗和錯誤或長時間的模擬來為特定的應用定制執行器的形狀。

此外，由這些執行器組裝而成的軟氣動機器人需要執行復雜或順序的運動，這通常需要幾個具有獨立流體源的執行器。

在此，研究者介紹了氣泡鑄造，一種簡單和通用的制造方法來組裝使用流體力學規則和工具編程的單片驅動器。首先，研究者通過注入未固化的彈性體熔體填充管狀模具。當熔體仍然是液體時，注入空氣，形成一個拉長的氣泡，從而產生驅動器的內部空隙(圖1a(i))。然后，重力通過排水聚合物薄膜，并允許氣泡上升來塑造驅動器(圖1a(ii))。?最終，當熔體凝固時，這種形狀被“凍結”，當脫模時，驅動器可以很容易地使用，例如，作為夾具(圖1a(iii))。

研究者的方法不是依賴于單個部件的組裝，而是利用彈性體中的界面流動，逐步固化，堅固地生產出整體氣動執行器，其形狀可以很容易地定制，以適應從人工肌肉到夾具的應用。

研究者合理化了在驅動器的裝配中起作用的流體力學，并模擬了它們隨后的變形。研究者利用這種定量的知識對這些軟機器進行編程，并產生復雜的功能，例如，從單調刺激中獲得連續運動。該方法的靈活性，穩健性和預測性，將加速軟機器人的升級，通過使復雜驅動器的裝配，例如長，彎曲或血管結構，從而為幾何和材料非線性的新功能鋪平道路。