上世紀窿侈,隨著工業(yè)化進程的加快炼幔,分工操作越來越專業(yè)化秋茫,日復一日的相同的勞作,使人們感到乏味乃秀。他們開始尋求可自主運行的機器來替代自己肛著,于是機器人誕生了。
根據定義跺讯,“機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置枢贿,既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程序刀脏,也可利用人工智能技術原則進行行動萨咕。”從1959年第一臺機器人誕生以來火本,人們開始癡迷于機器人的設計與幻想,有的從仿生學角度產生靈感聪建,有的從機械工程角度進行設計钙畔。
不過,機器人的研發(fā)是為了協(xié)助或取代人類進行危險的工作槽悼,目前大部分的機器人都還是硬邦邦的“硬漢”形象埂荤。人們也在拓展自己的想象和創(chuàng)造力,去開發(fā)像“大白”一樣軟萌的機器人页梁。這種利用柔軟材料來制作的機器人屁蕾,被稱為軟體機器人,在研究領域頗受關注队淳。
一躺潘、該“硬”還是“軟”
軟體機器人是柔性機器人的一種,它的模型大多來自于自然界的軟體生物千雏,如機器蛇毕亲、海洋水生動物機器人等。而其最突出的特點在于機器本體材料的選擇主要是柔性的材料误目,而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼项蝉,這種材料帶來的優(yōu)勢是可用最簡單的方法——3D打印的方式來制作,非常節(jié)約時間和成本轴私。
在驅動方式上白找,傳統(tǒng)的機械性質的機器人需要馬達等動力裝置進行驅動。新驅動方式的研發(fā)上赁严,目前的研究機構主要有兩個方向:第一個方法是模仿人或者動物的肌肉的運動原理扰柠,第二種就是利用環(huán)境的變化來獲取動力,比如溫度误澳、空氣以及光照等方式耻矮。
在概念層級上秦躯,軟體機器人對標的是剛性機器人,而其憑借在機體上軟的優(yōu)勢裆装,在場景上也更加靈活踱承。它可以更好適應各種環(huán)境,受到外界沖擊后也不會產生大的傷害哨免,在空間狹小茎活、非結構下的環(huán)境下都可以完成復雜的任務,例如醫(yī)療琢唾、軍事及探測領域载荔。
可以說,軟體機器人的研究采桃,將幫助機器人拓展到更多的場景懒熙。
二、機器人“軟”度大比拼
目前脂壁,絕大部分的軟體機器人都處于實驗室階段囤乎,在實際應用上還有待開發(fā)。其中美歐的軟體機器人研究成果顯著揖帕,也出現了許多讓人難忘的軟體機器人產品敢薄。
從2011年開始,研究員們更是在軟體機器人的研究上樂此不疲挎茂,推出的研究成品也讓人拍手叫絕艇线,毛毛蟲機器人、蠕蟲機器人热轨、章魚機器人等仿生的機器人游鹿,甚至還有微型軟管機器人,可以說只有你想不到的軟體機器人跷它,沒有他們研究不出的機器人容且。
美國塔夫茨大學在軟體機器人上的研究較早,他們在2007年就開始啟動一項計劃唾诺,設計一款具有電子原價和線路的“毛毛蟲”機器人亮隙。毛毛蟲機器人設計的初衷是,使其可替代人通過危險的區(qū)域垢夹,如核反應堆溢吻、雷場或是替代人類維修太空飛行器的太陽能電池板。2011年果元,這款機器人終于面世了促王,研究員們?yōu)槠涿鸊oQBot,因其在運動時可將身體蜷縮成Q形而晒,滾動速度達每秒0.5米蝇狼。
2011年哈佛大學阅畴,可變形軟體機器人,可實現匍匐前進迅耘。此次哈佛大學的此項研究是在美國國防部的研究資助項目下進行的贱枣,有關進展本周一在《美國國家科學院院報》上作了發(fā)表。這個軟體機器人體長約12.7厘米颤专,制造的過程花費了兩個月纽哥。其四肢可以各自獨立操控,通過人工或計算機自動控制將壓縮空氣輸入其肢體內進行相應驅動衙猾。這讓這種新型機器人具備了無法比擬的靈活性柬激,可以自由地在地面爬行或者滑行。說來好像很厲害的樣子斧与,其實原理非常簡單:管子中供應的氣體更換成甲烷和氧氣的混合氣行忘,再利用微型電打火裝置點燃,爆燃的氣體會是軟體觸手在一瞬間爆炸式膨脹從而完成彈跳過程筋劣。由于制作軟體機器人的材料足夠柔軟富有彈性鞋会,爆炸并不會摧毀它的觸手。
2014年贿册,這一機器人得到了升級,成為世界上第一個無繩軟體機器人寓综,可在雪地睦忘、水中、火焰上行走耿堕,研究人員希望它有一天可以作為災后的搜救工具砖啄。比如把機器人運行需要的微型壓縮機、控制系統(tǒng)味廊、電池等所有設備讓機器人攜帶在自己背上蒸甜。
MIT網眼蠕蟲機器人,看起來像蚯蚓余佛,具有無線功能柠新,由鎳和鈦制成的金屬線制造“人造肌肉”。該機器人油麻省理工學院辉巡、哈佛大學和韓國首爾大學共同研究設計的恨憎。通過收縮身體體節(jié),在各種表面上爬行郊楣,看起來更像一條蚯蚓憔恳。這種幾乎全用軟材料制造的機器人有很強的彈力。即使被踩到或用鐵錘重擊净蚤,它也不會受傷钥组,仍會繼續(xù)向前緩慢移動输硝。
2014年美國發(fā)明了一款軟體機器魚,不僅防水程梦,而且還能模擬快速游動的魚類点把。它由硅橡膠制成,能夠瞬間改變移動方向绵颅,這是首個能夠快速移動身體的獨立自控軟體機器人曹胚。機器魚通過釋放腹小罐的二氧化碳提供動力,將通過波狀通道使機器魚尾發(fā)生彎曲忙体,在二氧化碳罐耗盡之前機器魚能夠實現30次游動济谢。
三、市場非剛需怨级,商業(yè)化遇難題
目前情腥,大部分軟體機器人都還停留在實驗室階段,技術落地存在一定難度钮核。目前機器人商業(yè)化主要在工業(yè)領域辰张,而這一領域一般都采用力量較大的剛性機器人,一方面新掸,剛性機器人在工業(yè)領域的技術積累時間較長欢巡,技術較成熟,可實現快速部署教九。
同時致驶,剛性機器人生產的廠商也更多,售后服務體系相對完善箱靴。另一方面腺逛,軟體機器人本身在材料和驅動方式上都有創(chuàng)新,有部分機器人采用的都是新型材料衡怀,而想要實現大規(guī)模應用棍矛,首先就要使其材料得到量產,而這些都需要機器人廠商自己去搭建抛杨。而且够委,現在絕大部分的軟體機器人都是在商業(yè)領域,企業(yè)或是市場想要引進這項技術怖现,還將面臨著專利授權等一些列問題慨绳,不如原有方案來的簡便。
那么真竖,軟體機器人的市場到底在哪呢脐雪?從優(yōu)勢上看,軟體機器人更加的靈活,可通過細小的縫隙等战秋。因此璧亚,軟體機器人在國防方面將有重要作用,替代人類深入到核反應堆等一些列危險區(qū)域辟堡。另外一個軟體機器人潛力較大的市場就是醫(yī)療行業(yè)价岭,軟體機器人可憑借其小巧和靈活的特點,幫助人類進行精密的血管触晃、神經組織的手術冗吟,減少原來剛性機器人對人體的損傷。
在軟體機器人市場化的進程中皂计,最突出的問題就是非剛需演侍,而在人們體驗越來越追求精致化、精細化的今天辉九,軟體機器人在優(yōu)化行業(yè)格局上是有這重要作用的色递。
結語:工業(yè)、醫(yī)療是未來方向
總體上看祷书,軟體機器人是一個非常有前景的研究領域粪趋,而其研究據觀察也是從2000年之后才開始的。當前舔艾,這一研究正在學術界如火如荼的進行著磺浙,這些科學家們試圖要創(chuàng)造出一種不同于傳統(tǒng)機器人的新型機器人整體。
不過徒坡,從學術界引申到商業(yè)屠缭,軟體機器人確有其用武之地,一方面崭参,剛性材料的機器人更鋒利、更硬款咖,一旦人類誤用或誤撞了機器何暮,將給人類帶來肉體上的傷害,而軟體機器人則相對會給人類緩沖時間铐殃,不至于使人類受到大的傷害海洼。這種將傳統(tǒng)機器人進行優(yōu)化的方式,屬于用軟體機器人錦上添花富腊。而獨具微小坏逢、不易察覺的場景,軟體機器人將有廣闊的發(fā)展空間赘被。
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