你见过机械手捏易拉罐、盘核桃、玩魔方吗？
那么，你是否见过它玩超级马里奥？
这里有一只仅有三根手指的机械手，轻松自如地操控着游戏手柄，顺利通过了马里奥的第一关。
为了让你更清晰地看到手指的动作，这里有一个放大版：
尽管这个操作相比玩魔方没有那么炫酷，但仔细观察，你会发现这只机械手并不是由传统的金属材料制成的，而是由塑料和橡胶等材料通过3D打印技术制造的”软体”机械手。
确实，它是软体的，内部没有任何金属机械装置。
那么，它是如何控制自身以完成游戏的呢？
流体控制的机械手
你可能已经猜到了，这要归功于流体控制技术。
它采用了一些3D流体电路元件，包括流体二极管和”常闭”/”常开”流体晶体管。与刚性机械手相比，这种材料易于制造、易于操控，并且更加灵活，因此控制小型游戏按键玩超级马里奥绰绰有余。
流体晶体管是由在室温下呈液态的金属合金制成，注入橡胶后形成柔软且富有弹性的晶体管，犹如天然皮肤。
使用流体晶体管的另一个好处是，无需为每个手指配备控制线，只需通过施加压力变化，每个手指便可独立运动（而某些机械手只能让四根手指一起联动）。
成功通关超级马里奥的关键在于研究人员设计的集成流体电路，通过控制程序设置不同的压力值，从而实现机械手的按键运动。
例如，施加低压力时，食指按键使马里奥前行；施加高压则让马里奥跳跃，中压则为奔跑。
下图展示了手指的内部结构，由流体晶体管和可浮动的圆盘组成，通过内部液态合金流动来控制电路的开关。
研究人员选择玩超级马里奥来测试效果，原因不仅仅是出于怀旧，更是基于科学考量。因为该游戏的时间安排与关卡结构是固定的，研究者可以根据预编程动作计时机械手的操作时间，从而评估其性能。
因此，玩超级马里奥成为评估软体机械手性能的一种新方法。
不过，软关节组件在”充气”和”放气”过程中会有时间延迟，因此设计程序时需考虑这一因素。
几小时即可完成打印
另一个优点是，这种机械手的3D打印只需几个小时即可完成，无需数天或数周。
研究团队利用PolyJet3D打印技术，逐层逐行地打印流体通道和软管关节等。
PolyJet的工作方式类似于2D喷墨印刷，通过挤出机在打印床上沉积微小的光聚合物液滴，并用紫外光进行固化。这样打印出的表面光滑，自然减少了后期打磨或抛光的工作量。
打印完成后，只需花费十几分钟手动去除水溶性支架材料，就能得到最终产品。
与传统刚性机器人相比，软体机器人/机械手通常具备更高的安全性和灵活性，能够执行一些刚性机器人无法完成的操作，这引发了研究者对其在假肢和生物医学设备等领域应用的浓厚兴趣。
据估算，这只机械手的打印成本约为100美元。研究团队还将其打印方法开源，以期加速该领域的发展。
论文地址：
https://advances.scienceMag.oRg/content/7/29/eabe5257
