从搜索和救援任务到骨科治疗和许多其他应用，软机器人和可穿戴电子设备在许多领域都展现出了巨大的前景。然而，事实证明，将它们设计得具有功能性和实用性具有挑战性。

在 Rebecca Kramer-Bottiglio 教授的实验室中，一组研究人员开发出了复杂的电子器件，可以大大超出其原始形状。此外，该系统可以很容易地适应不同的用途。结果他们的作品发表于科学机器人。

可拉伸机器人领域经常受到设备刚性和软组件之间接口的阻碍。也就是说，它们需要复杂的电路，但目前这些电路太刚性，无法紧密集成到它们的软体中。因此，设计人员将他们的设备与外部电路板配对，这牺牲了设备的功能。

为此，Kramer-Bottiglio 实验室的研究人员开发了 Arduino（一种广泛使用的开源电子平台）的可拉伸版本，并将其嵌入到软机器人中。这些设备不仅可以大幅拉伸并仍然按设计工作，而且它们的设计是可扩展且易于复制的。

它是最复杂的电路，已被证明能够大幅拉伸，这是开发软机器人和可穿戴设备的重要一步，这些设备不会因为可拉伸性而牺牲计算能力。

如今，大多数软机器人都是由严格的 Arduino 式微控制器控制。为了适应机器人的软材料和刚性电路之间的不匹配，设计人员通常会尝试将电子设备放置在拉伸过程中产生最少干扰的位置。

不过，在 Kramer-Bottiglio 的实验室中，研究人员将电路放置在特定的高应变位置，以说明其鲁棒性。这为其他机器人专家设计设备提供了更大的自由。在研究人员的设备中，刚性和软部件之间有 70 多个接触点，这些接触点在应用和测试中都会拉伸。

该研究的主要作者、该研究的博士斯蒂芬妮·伍德曼 (Stephanie Woodman) 表示：“我们能够克服制造过程中常见的障碍，并实际上制造出许多可拉伸的 Arduino。”Kramer-Bottiglio 实验室的学生。

结果证明它们非常有弹性，可以从原来的形状拉长三到四倍。

“这些演示共同标志着从一次性、功能有限的展示到强大、可靠和复杂的多层可拉伸电路的转变，”约翰·J·李机械工程与材料科学副教授 Kramer-Bottiglio 说。

对于这个项目，研究人员的重点是使系统易于访问并适用于不同的用途。为了证明该方法的通用性，他们应用它来制作流行的 Arduino Pro Mini 的可拉伸版本，以及 Arduino Lilypad、Sparkfun 声音探测器、Sparkfun RGB 和手势传感器。在开发该方法的过程中，他们还消除了对大量设备或材料、专业知识或电路设计专业知识的需求。

研究人员从镓基液态金属开始。为了使材料易于涂漆且易于使用，他们搅拌液态金属，使其暴露在氧气中。

伍德曼说：“这让它变成了糊状形式，更容易图案化，并使其能够牢固地粘附在所有这些软基材和刚性电气元件上。”

然后，他们将这种材料涂在由激光切割成所需电路图案的纸制成的掩模上，这样当掩模被移除时，就可以放置电路元件并封装该层。他们所有的制造材料、方法和电路设计都是开源的——他们制造可拉伸电子产品的过程在这个 GitHub 页面。

现在他们已经开发出了这些可拉伸电路，机器人专家有很多方法来使用它们。

“我们将它嵌入到几个软机器人中，”伍德曼说。“例如，一个人在伸展时控制四足机器人的门。”她补充说，可伸缩电子设备不会干扰机器人的变形。

可穿戴设备（例如帮助受伤肢体的设备）是另一种应用。

伍德曼说：“我们将电路放在肘部并显示其拉伸。”他补充说，由于涉及拉伸量，肘部是应用可穿戴设备最棘手的地方之一。

“因此，我们不仅制造了真正可拉伸的电路，而且实际上展示了如何将其实际部署到全身和身体的用例中。软机器人明天的。”