從搜救任務到骨科治療和許多其他應用，軟機器人和穿戴式電子設備在許多領域都展現了巨大的前景。然而，事實證明，將它們設計得具有功能性和實用性具有挑戰性。

在 Rebecca Kramer-Bottiglio 教授的實驗室中，一組研究人員開發了複雜的電子裝置，可以大大超越其原始形狀。此外，該系統可以輕鬆適應不同的用途。結果他們的作品發表於科學機器人。

可拉伸機器人領域經常受到設備剛性和軟組件之間介面的阻礙。也就是說，它們需要複雜的電路，但目前這些電路太剛性，無法緊密整合到它們的軟體中。因此，設計人員將他們的設備與外部電路板配對，這犧牲了設備的功能。

為此，Kramer-Bottiglio 實驗室的研究人員開發了 Arduino（一種廣泛使用的開源電子平台）的可拉伸版本，並將其嵌入到軟機器人中。這些設備不僅可以大幅拉伸並仍然按設計工作，而且它們的設計是可擴展且易於複製的。

它是最複雜的電路，已被證明能夠大幅拉伸，這是開發軟機器人和可穿戴設備的重要一步，這些設備不會因為可拉伸性而犧牲運算能力。

如今，大多數軟機器人都是由嚴格的 Arduino 式微控制器控制。為了適應機器人的軟材料和剛性電路之間的不匹配，設計人員通常會嘗試將電子設備放置在拉伸過程中產生最少干擾的位置。

不過，在 Kramer-Bottiglio 的實驗室中，研究人員將電路放置在特定的高應變位置，以說明其穩健性。這為其他機器人專家設計設備提供了更大的自由。在研究人員的設備中，剛性和軟部件之間有 70 多個接觸點，這些接觸點在應用和測試中都會拉伸。

該研究的主要作者、該研究的博士 Stephanie Woodman 表示：“我們能夠克服製造過程中常見的障礙，並實際上製造出許多可拉伸的 Arduino。”Kramer-Bottiglio 實驗室的學生。

結果證明它們非常有彈性，可以從原來的形狀拉長三到四倍。

「這些演示共同標誌著從一次性、功能有限的展示到強大、可靠和複雜的多層可拉伸電路的轉變，」約翰·J·李機械工程與材料科學副教授 Kramer-Bottiglio 說。

對於這個項目，研究人員的重點是使系統易於存取並適用於不同的用途。為了證明方法的通用性，他們應用它來製作流行的 Arduino Pro Mini 的可拉伸版本，以及 Arduino Lilypad、Sparkfun 聲音探測器、Sparkfun RGB 和手勢感測器。在開發方法的過程中，他們也消除了對大量設備或材料、專業知識或電路設計專業知識的需求。

研究人員從鎵基液態金屬開始。為了使材料易於塗漆且易於使用，他們攪拌液態金屬，使其暴露在氧氣中。

伍德曼說：“這讓它變成了糊狀形式，更容易圖案化，並使其能夠牢固地粘附在所有這些軟基材和剛性電氣元件上。”

然後，他們將這種材料塗在由雷射切割成所需電路圖案的紙製成的掩模上，這樣當掩模被移除時，就可以放置電路元件並封裝該層。他們所有的製造材料、方法和電路設計都是開源的——他們製造可拉伸電子產品的過程在這個 GitHub 頁面。

現在他們已經開發了這些可拉伸電路，機器人專家有很多方法可以使用它們。

「我們將它嵌入到幾個軟機器人中，」伍德曼說。“例如，一個人在伸展時控制四足機器人的門。”她補充說，可伸縮電子設備不會幹擾機器人的變形。

穿戴式裝置（例如幫助受傷肢體的裝置）是另一種應用。

伍德曼說：「我們將電路放在肘部並顯示其拉伸。」他補充說，由於涉及拉伸量，肘部是應用可穿戴設備最棘手的地方之一。

「因此，我們不僅製造了真正可拉伸的電路，而且實際上展示瞭如何將其實際部署到全身和身體的用例中。軟體機器人明天的。