您有没有想过为什么机器人无法像我们一样流畅地行走和移动身体？有些机器人可以比人类更高效地奔跑、跳跃或跳舞，但它们的身体动作也显得机械化。其原因就在于他们缺乏骨骼，现在这一问题有望得到有效解决。

近日，来自瑞士苏黎世联邦理工学院 (ETH) 和美国初创公司Inkbit的研究团队找到了一种方法，3D打印出世界上第一只机械手，其内部结构由类人骨骼、韧带和肌腱组成。这只手的特别之处在于，它是使用一种称为视觉控制喷射 (VCJ) 的全新3D喷墨沉积技术一次性打印而成，相关研究成果已经发表在《Nature》上。

在这项新研究中，研究人员使用了具有较好柔韧度的慢速固化的聚合物材料。在此前的打印中，大家所常见的往往是使用快速固化的材料，同时在每个固化步骤后还会刮去表面不规则的部分，最终完成所需要的零件，但这种打印方式不适用于慢速固化的聚合物材料。

为此，研究人员开发出一种3D打印与激光扫描和反馈机制相结合的新技术，除了3D打印机之外，还有一台3D激光扫描仪，可以快速检查每个打印层的表面不规则情况，实时、精确调整打印下一层的材料量。

“我们的主要工作是开发机器视觉系统和完全主动的反馈回路。这几乎就像赋予打印机一双眼睛和大脑，眼睛观察正在打印的内容，然后机器的大脑指导它下一步应该打印什么，”该论文的共同通讯作者麻省理工学院电气工程和计算机科学教授Wojciech Matusik说。

利用这一技术，研究人员成功地一次性打印出一只具有功能性的、肌腱驱动的机器人手，它有19个可独立驱动的肌腱、带有传感器垫的柔软手指以及刚性的承重骨骼。手可以感知触摸、抓取东西，并在手指触摸某物时停止手指。

据了解，Inkbit的VCJ技术起源于传统的喷墨3D打印，现在通过集成支持AI的3D计算机视觉扫描系统，实时捕获每层的打印几何形状，将其提升到一个全新的水平。具体来说，是通过四个高帧率相机和两个激光器来快速、连续地扫描打印表面。当数千个喷嘴沉积微小的树脂滴时，相机捕获图像。这种数字闭环反馈控制操作消除了对机械平坦化刮刀的需求，并能够使用慢固化化学物质进行打印，从而更精确地构建聚合物链。因此，VCJ可以直接准确、精确地打印具有各种机械性能的复杂、多材料零件。

这项技术的实际应用非常广泛。VCJ不仅增强了打印元件的分辨率和功能能力；它还可以制造复杂的通道和腔体内部网络，以通过结构传输信号、电力或流体。借助VCJ，现在可以直接制造能够大规模执行复杂物理任务的复杂多功能系统。

事实上，除了打印出一只手，研究人员还制作了一个可感知带抓取器的六足机器人，以及一个以心脏为模型的泵。研究人员现在正在考虑使用该系统打印水凝胶，以及硅材料、环氧树脂和特殊类型的耐用聚合物。他们还希望探索新的应用领域，例如打印可定制的医疗设备、半导体抛光垫，甚至更复杂的机器人。

您有没有想过为什么机器人无法像我们一样流畅地行走和移动身体？有些机器人可以比人类更高效地奔跑、跳跃或跳舞，但它们的身体动作也显得机械化。其原因就在于他们缺乏骨骼，现在这一问题有望得到有效解决。

近日，来自瑞士苏黎世联邦理工学院 (ETH) 和美国初创公司Inkbit的研究团队找到了一种方法，3D打印出世界上第一只机械手，其内部结构由类人骨骼、韧带和肌腱组成。这只手的特别之处在于，它是使用一种称为视觉控制喷射 (VCJ) 的全新3D喷墨沉积技术一次性打印而成，相关研究成果已经发表在《Nature》上。

在这项新研究中，研究人员使用了具有较好柔韧度的慢速固化的聚合物材料。在此前的打印中，大家所常见的往往是使用快速固化的材料，同时在每个固化步骤后还会刮去表面不规则的部分，最终完成所需要的零件，但这种打印方式不适用于慢速固化的聚合物材料。

为此，研究人员开发出一种3D打印与激光扫描和反馈机制相结合的新技术，除了3D打印机之外，还有一台3D激光扫描仪，可以快速检查每个打印层的表面不规则情况，实时、精确调整打印下一层的材料量。

“我们的主要工作是开发机器视觉系统和完全主动的反馈回路。这几乎就像赋予打印机一双眼睛和大脑，眼睛观察正在打印的内容，然后机器的大脑指导它下一步应该打印什么，”该论文的共同通讯作者麻省理工学院电气工程和计算机科学教授Wojciech Matusik说。

利用这一技术，研究人员成功地一次性打印出一只具有功能性的、肌腱驱动的机器人手，它有19个可独立驱动的肌腱、带有传感器垫的柔软手指以及刚性的承重骨骼。手可以感知触摸、抓取东西，并在手指触摸某物时停止手指。

据了解，Inkbit的VCJ技术起源于传统的喷墨3D打印，现在通过集成支持AI的3D计算机视觉扫描系统，实时捕获每层的打印几何形状，将其提升到一个全新的水平。具体来说，是通过四个高帧率相机和两个激光器来快速、连续地扫描打印表面。当数千个喷嘴沉积微小的树脂滴时，相机捕获图像。这种数字闭环反馈控制操作消除了对机械平坦化刮刀的需求，并能够使用慢固化化学物质进行打印，从而更精确地构建聚合物链。因此，VCJ可以直接准确、精确地打印具有各种机械性能的复杂、多材料零件。

这项技术的实际应用非常广泛。VCJ不仅增强了打印元件的分辨率和功能能力；它还可以制造复杂的通道和腔体内部网络，以通过结构传输信号、电力或流体。借助VCJ，现在可以直接制造能够大规模执行复杂物理任务的复杂多功能系统。

事实上，除了打印出一只手，研究人员还制作了一个可感知带抓取器的六足机器人，以及一个以心脏为模型的泵。研究人员现在正在考虑使用该系统打印水凝胶，以及硅材料、环氧树脂和特殊类型的耐用聚合物。他们还希望探索新的应用领域，例如打印可定制的医疗设备、半导体抛光垫，甚至更复杂的机器人。