近日，中国华中科技大学机械学院黄永安教授团队在国际期刊International Journal of Extreme Manufacturing发表研究成果，题为“基于自稳定电场的粗糙自由曲面表面高分辨率机器人电流体喷印技术”。该团队创新开发“手眼一体”喷头，并提出“电场邻域”轨迹补偿算法，旨在解决机器人制造中轨迹误差大、打印精度不足的难题，实现大面积曲面电路的高精度共形打印，为航空航天和柔性电子等领域提供新方案。论文第一作者为博士生戈家影，叶冬副教授与黄永安教授为通讯作者。

大面积曲面结构功能一体化电路具有大幅面、高密度等特性，是高端装备的关键部件。机器人共形打印结合电流体喷印技术被视为理想制造方法，但传统补偿方法忽略电场稳定性，导致精度受限。团队将调控核心转向“电场稳定”，研发集成相机与激光位移传感器的喷头，实现精准定位与实时测量，为高精度制造奠定硬件基础。

团队提出的“电场邻域”算法通过原位测量打印高度，计算局部喷嘴-基底平均距离，维持电场强度稳定，而非追求固定距离。该算法利用电场邻域效应，滤除表面粗糙度和机器人振动噪声，构建自稳定机制，从根源解决场强波动问题。

新电流体喷印技术相比传统技术展现多项优势：跨尺度适配性强，可处理曲率半径小至1mm的复杂曲面；电场与运动双重稳定，将电场波动从20%降至5%，降低振动幅值；打印精度提升，喷嘴-基底距离偏差降至20µm，精度提高77.23%，分辨率达5µm，线宽和电阻一致性显著改善；多层电路制造能力突出，兼容不同高斯曲率表面。

电流体喷印技术在多场景验证中体现通用性，实现从微小曲面到卫星壳体的跨尺度打印，在粗糙自由曲面上完成多层电路、频率选择表面等结构的共形打印，分辨率达5µm，兼容多种基底。在航空航天应用中，团队成功制造飞机机翼防除冰加热器，电阻偏差仅7.48%，除冰效率高，经过循环测试性能稳定，展示工程可靠性。

这项研究整合硬件与算法，提出以电场稳定为导向的新思路，突破制造精度与一致性限制，为曲面电路的高分辨率、低成本制造开辟路径，有望应用于防除冰、共形天线、柔性电子皮肤等领域，推动高端制造创新。研究获国家自然科学基金等项目支持。