为了克服当前机器人系统的材料刚性和驱动限制，联合美国陆军研究实验室和明尼苏达大学研究项目寻求无脊椎动物的灵感。
美国陆军使用结构刚性的机器人，这使得它们在高度拥挤和有争议的城市环境中进行军事行动时不切实际，因为秘密机动对于获得军事优势至关重要。
“成功的隐身机动需要高度的结构灵活性和分配控制才能潜入狭窄或受限制的空间，长时间运行并模仿生物形态和适应性，”专门研究非线性结构动力学的ARL研究员Ed Habtour博士说。
根据哈布托尔的说法，目前的军事机器人有两个主要限制，限制他们模仿生物有机体的运动。
首先，这些机器人缺乏必要的动态灵活性，因为它们主要由刚性机械和电子部件组装而成。
其次，刚性机器人需要复杂的机构和电路来实现主动致动和复杂的运动模式。
为了克服这些限制，联合ARL和UMN研究项目寻求无脊椎动物的灵感。
这项研究工作导致使用具有显着可调参数的活性材料创建软致动器原型，例如结构灵活性，形态和动态致动。
该原型是第一个完全3-D印刷介电弹性体致动器，或DEA，可以执行高弯曲运动。
三维印刷的DEA表现出明显更大的挠曲，是科学文献中其他近期实例的三倍。
这些结果发表在Extreme Mechanics Letters(EML)的题为“3-D印刷电驱动软驱动器”的论文中，2018。
“在项目的初始阶段，我们的团队开始研究模拟无脊椎动物运动的新方法，这为他们的软分布式驱动电路的机器提供了基本的见解，允许在没有骨骼支撑的情况下进行高弯曲运动，”迈克尔教授说。 UMN的McAlpine。
根据McAlpine的说法，为了获得对这些参数重要性的科学见解，有必要首先通过定制的3D打印平台构建和测试类似于自然界中发现的原型的原型，然后开发统一的数学模型研究每个参数的灵敏度并预测各种最佳致动机制。
UMN 3-D印刷分布式驱动电路，涉及柔软，可拉伸的材料，其机械性能类似于头足类动物和蠕虫等生物有机体。
ARL使用能量配方方法创建了一个广义模型，这是确定在软生物执行器中实现高弯曲运动的两个重要机制的关键：(i)通过利用材料和动态非线性之间的相互作用来调整物理属性(机械和几何)增加动议; (ii)通过分布式致动电路突出显示电场与非线性结构刚度之间的机电耦合。
“研究结果代表着为Solider提供自主自由形式制造平台的重要基石 - 下一代3-D打印机，可以打印功能材料和设备 - 按需生成软驱动器和潜在无绳软机器人并且在需要时，“哈布托说。
Habtour指出，该研究还表明，软驱动器可以成为战场上自主增材制造的主要候选者。
“与目前的3-D印刷DEA不同，新的制造方法不需要后处理步骤，如装配，干燥或退火，”主要作者Ghazaleh Haghiashtiani说。“采用新的3D打印方法，Solider可以利用基本材料级别的软DEA的独特驱动特性，具有微观分辨率和复杂性，并且具有最少的先验专业知识。”
至于后续步骤，Habtour表示，其目的是制定实验和理论原则，以控制内部界面与生物有机体中观察到的时变系统中相互作用动力学之间的相互作用，从而确保其灵活的运动和弹性。
“材料的微观机械特性和各种非线性之间的有趣互动可能为仿效生物系统中的共生相互作用提供新的科学机会，”哈布托尔说。“如果我们能够理解这些相互作用，那么我们就可以利用这些见解来制造动态结构和灵活的机器人，这些机器人具有自我意识，自我感知能力，能够实时调整其形态和属性，以适应无数的外部和内部条件。“
有了这个，Habtour表示其意义将是发现生物结构的新兴动态并模仿它们，自主地制造功能复杂的结构和装置，并利用传统机器人和机械系统无法实现的新的驱动模式。