​摩方微纳3D打印重构仿生机器人极限制造

来源：摩方高精密

在生物工程与机器人技术的交汇点上，人类对生命本质的模仿正在改写未来科技的边界。新型仿生微型机器人基于跨尺度异质结构设计与智能响应材料，持续突破传统器件的物理极限。但同时具备微型化、精准操控、高度集成等多物理场协同设计调控，则需通过精密制造技术实现创新迭代。

传统加工工艺难以兼顾精密性、功能集成性与生物相容性，微纳3D打印技术兼具高精度、高稳定性、材料兼容、快速成型等优势，正成为破解这一困局的核心引擎。

本文通过三大标志性科研应用案例，揭示微纳制造如何推动仿生微型机器人从实验室构想迈向工程化应用落地。

对数螺旋线软体机器人登刊《Device》
中国科学技术大学Nikolaos Freris教授团队创新性首次提出基于对数螺旋线结构的新型螺旋软体机器人。研究团队采用多尺度制造工艺，成功制备了涵盖不同尺寸、多种材料特性的系列原型机器人。研究通过仿生驱动设计，仅用简单的绳索驱动复现了其可比拟生物肢体的运动特征；又通过变化构型及阵列协作，展示了其在多维度和多场景中执行复杂抓取和操作任务的优越性能。

在研究中，作者首次展示了一种微型螺旋机器人，其总长度只有1 cm，最小节边长0.14 mm。该机器人采用摩方精密nanoArch® S130 （精度：2 μm）3D打印系统和摩方韧性光敏树脂（ST1400）打印成型。该机器人通过两根直径20 μm的驱动细丝实现精准控制，可对蚂蚁等活体微小生物进行无损抓取。

DOI：10.1016/j.device.2024.100646

仿生机械臂登顶《Science Robotics》
今年3月，东京大学研究团队成功研发出全球首款由培养肌肉组织全驱动、具备多关节灵活运动的仿生机械手，并被日本ANN NEWS报道。这项突破性成果不仅攻克了传统生物混合机器人尺寸与力量受限的难题，更通过创新性整合摩方微纳3D打印技术，为人工肌肉驱动系统开辟了全新路径，标志着人类在生物机电一体化领域迈出关键一步。

研究团队受"寿司卷"结构启发，成功开发出18 cm长的生物混合机械手装置。该装置采用创新性仿生设计：首先将8条直径为50 μm、长度为10 cm的薄层肌肉组织平行排列，通过卷曲工艺形成圆柱形基体结构；在此基础结构上整合五根具备多关节活动能力的仿生手指，每根手指均配置一个独立控制的MuMuTA，实现精准的抓取动作。其中，团队利用摩方nanoArch® S140（精度：10 μm）3D打印系统制备了多关节中空手指骨架和细胞培养锚定结构。

DOI：10.1126/scirobotics.adr5512

针孔复眼亮相《Science Robotics》封面
香港科技大学范智勇教授团队创新开发了半球形针孔复眼（PHCE）系统，集成了3D打印的蜂窝状光学结构和半球形的全固态高密度钙钛矿纳米线（PNA）光电探测器阵列，并以超大视场角与优异的动态响应能力，登顶《Science Robotics》封面，成为机器视觉领域的里程碑。

研究团队采用摩方nanoArch® P140（精度：10 μm），以光敏树脂为原料，成功制备出具有特定几何构型的针孔阵列，并实现与半球形外壳凸面的共形集成。依托摩方微纳3D打印技术的高制造自由度与架构精简特性，针孔阵列的光学参数可实现精确优化与自适应配置，确保与底层图像传感器的光谱响应及空间采样需求高效适配，为多机器人协作和机器人群技术开发奠定坚实基础。

DOI：10.1126/scirobotics.adi8666

挑战与未来
三个代表性科研成果验证了微纳增材制造的技术赋能潜力。如今，全球顶尖研究学校与机构正依托摩方面投影微立体光刻（PμSL）技术、复合精度光固化技术、创新高性能材料等尖端工艺，将仿生结构制造精度推进至微米级，实现跨尺度精密加工的革命性突破。

未来，摩方将通过持续迭代突破微纳3D打印技术，全力推动生物-机械系统的高效融合，赋能仿生微型机器人在神经介入、深空探测、集群作战等高端战略领域开启精密化、智能化、集群化的全新纪元。