試想一下诲要，如果讓“軟軟的機(jī)器人”為病人做手術(shù)是一種怎樣的感受呢？如今杂飘，在超微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域疏形，軟體機(jī)器人（又稱柔軟機(jī)器人）已經(jīng)開始發(fā)揮自己的作用了。

目前触咧，美國哈佛大學(xué)和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員合作開發(fā)出一種軟體機(jī)械裝置衩凤，可在不與血液接觸的情況下幫助心臟跳動泵血。這種可定制的柔性設(shè)備坡牛，或催生出新的心力衰竭治療方案掸绞，對于心衰患者來說是一個(gè)福音。

軟體機(jī)器人的商用化無疑改變著人們對于機(jī)器人的傳統(tǒng)認(rèn)知耕捞，從一如鋼鐵模樣的“壯漢”到柔軟如初的“萌妹子”衔掸，軟體機(jī)器人讓機(jī)器人市場更加豐富多元。

“硬”還是“軟”俺抽，這是一個(gè)問題

工業(yè)流水線上的機(jī)器人敞映、掃地機(jī)器人较曼、烹飪機(jī)器人，這些機(jī)器人在人們的印象中振愿，都是機(jī)械化捷犹、缺少人體肢體動作的靈活性等基本印象，他們太“硬”了冕末，這也是為了適應(yīng)自身的驅(qū)動方式萍歉。目前，主流機(jī)器人都是機(jī)械驅(qū)動的档桃，以電動機(jī)為動力源枪孩，通過電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，把能量輸送給齒輪和連桿藻肄，然后齒輪和連桿帶動機(jī)器人運(yùn)動硝迁。

用電動機(jī)、齒輪和連桿驅(qū)動機(jī)器人迄岸，其首先需要承受得住各種驅(qū)動連桿帶來的外力谍售，因此他們需要十分硬實(shí)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。如果利用連桿驅(qū)動的機(jī)器人是軟體的苗泰，齒輪一轉(zhuǎn)学掉， 連桿一搖，它立即就會被絞變形莲轮。對于軟體機(jī)器人來說姐阎，其一般難以承受連桿傳輸?shù)臋C(jī)械動力，因而含有電動機(jī)既帜、齒輪浦匾、連桿的機(jī)器人，大都是些鋼鐵機(jī)械構(gòu)件制私。

因此涝填，機(jī)械驅(qū)動機(jī)器人更多完成較為機(jī)械簡單的任務(wù)，難以完成精細(xì)任務(wù)揖膜。比如連桿驅(qū)動的機(jī)器人能夾起杯子誓沸，卻難握住杯子，讓它握住一枚繡花針就更難了壹粟。

“夾”與“握”有著本質(zhì)性的區(qū)別拜隧，“夾“是低級的機(jī)械動作，“握”是具有人手功能的精細(xì)動作趁仙，從夾到握其實(shí)是普通機(jī)器人到軟體機(jī)器人的技術(shù)跨越洪添。

軟體機(jī)器人模仿于自然界的許多軟體動物，由可以承受大應(yīng)變的柔軟材料制成，且具有多自由度和連續(xù)變換的能力干奢，可在大范圍內(nèi)任意改變自己身形和尺寸痊焊。因?yàn)橹鲃幼冃闻c被動變形能力的結(jié)合，機(jī)器人可以擠過比自身常態(tài)尺寸小的縫隙律胀，進(jìn)入傳統(tǒng)機(jī)器人無法進(jìn)入的空間宋光。

軟／硬機(jī)器人比較

“七十二變”如何以柔克剛

軟體機(jī)器人發(fā)展至今，主要的結(jié)構(gòu)類型可以分為三類：靜水骨骼型炭菌、肌肉型靜水骨骼型以及其他結(jié)構(gòu)。

大部分軟體動物（如蠕蟲逛漫、何宦葵）沒有剛性骨骼，而是由表皮土霞、肌肉些脐、體液、神經(jīng)系統(tǒng)組成每访。其典型結(jié)構(gòu)是肌肉構(gòu)成封閉腔盘肺，內(nèi)部充滿體液，形成靜水骨骼結(jié)構(gòu)康蚯，典型的是仿毛蟲軟體機(jī)器人和Blob bot灾纱。

仿毛蟲軟體機(jī)器人及Blob bot

典型的肌肉性靜水骨骼結(jié)構(gòu)由相互對抗的橫肌和縱肌組成，當(dāng)橫肌收縮時(shí)身體向縱向伸展侦纳；當(dāng)縱肌收縮時(shí)时损，身體向橫向伸展，體積始終保持不變勤焕。動物的舌頭脾膨、大象鼻子、章魚觸手都是肌肉性靜水骨骼結(jié)構(gòu)疮丛。而其他結(jié)構(gòu)主要為氣動運(yùn)動鏈和蠕動跳躍機(jī)器人幔嫂。

在具體應(yīng)用層面，由哈佛大學(xué)研制的名為“Octobot”的軟體機(jī)器人誊薄，自帶運(yùn)動燃料履恩，可通過調(diào)控內(nèi)部氣體實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動，既不需要連接計(jì)算機(jī)獲取指令暇屋，也不包含任何電子元件似袁，因而具有著柔軟的身體。

世界首個(gè)自主運(yùn)動的軟體機(jī)器人：Octobot

與普通機(jī)器人相比咐刨，軟體機(jī)器人可通過內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)顏色可變發(fā)光昙衅，并可通過充氣增壓和通道膨脹實(shí)現(xiàn)快速移動。當(dāng)前的研究情況表明，軟體機(jī)器人可在 30 秒內(nèi)迅速變身而涉，一旦完成顏色轉(zhuǎn)換著瓶， 顏色層就不再需要動力來維持色彩，移動到特定位置后常常與背景難以區(qū)分啼县，形成真正的“七十二變”材原。同時(shí)，一些軟體機(jī)器人在設(shè)計(jì)之初就巧妙參照了仿生模型外觀献凫，利用3D打印工藝制造能夠“以假亂真“猎递，肉眼難以分辨。

醫(yī)療軍事領(lǐng)域稱軟體機(jī)器人“發(fā)力點(diǎn)”

從目前來看攘宗，軟體機(jī)器人的落地商業(yè)場景主要是醫(yī)療和軍用場景乡试。智能相對論分析師柯鳴認(rèn)為，目前軟體機(jī)器人的發(fā)展前景是相當(dāng)可期的猾蔫，學(xué)術(shù)界也正在如火如荼的進(jìn)行著此類研究吻蟹，科學(xué)家們試圖創(chuàng)造一種不同于傳統(tǒng)機(jī)器人的新型機(jī)器人整體。

從軍事應(yīng)用場景來看瀑乡，軟體機(jī)器人確實(shí)大有發(fā)展空間果邢。“以柔克剛”的自身體質(zhì)可以讓機(jī)器人在收到外界沖擊和破壞時(shí)不易受損橙挽，這極大的增強(qiáng)了軟體機(jī)器人的存活能力辙恨。此外，由于不具備電子元件泼司，軟體機(jī)器人在電磁偵察系統(tǒng)下容易躲避各類設(shè)備的追蹤绑莺。未來，加裝了特定武器的軟體機(jī)器人惕耕，可以更便利地承擔(dān)各類偵查任務(wù)纺裁，甚至可以在特定條件下給敵人以致命一擊。

在醫(yī)療領(lǐng)域司澎，“人小鬼大”的軟機(jī)器人還可以成為醫(yī)生的優(yōu)秀醫(yī)療助手欺缘。軟體自己人的硬度與柔軟度與人類皮膚和肌肉較為接近，因此可穿戴性和皮膚親和性較好挤安。因此谚殊，作為假肢、人造外骨骼等可穿戴設(shè)備或用于模擬肌肉運(yùn)動蛤铜，軟機(jī)器人似乎成了一個(gè)最為優(yōu)秀的人選嫩絮。

在微創(chuàng)手術(shù)（MIS）領(lǐng)域，軟體機(jī)器人更是有著極大的“用武之地”围肥。軟體機(jī)器人的應(yīng)用剿干，可以突破傳統(tǒng)微創(chuàng)外科手術(shù)方法的局限，比如，自由度低的手術(shù)設(shè)備對手術(shù)造成的局限置尔。倫敦大學(xué)研制出剛度可控的章魚狀外科手術(shù)機(jī)器人手臂登彪，其應(yīng)用仿生原理，根據(jù)手臂機(jī)械性能的需要通過控制機(jī)械手臂的剛 度更好地配合手術(shù)進(jìn)行城搀，柔軟的材質(zhì)將手術(shù)的傷害降到最低标狼。

剛度可控的章魚狀微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人手臂

進(jìn)入市場，軟體機(jī)器人的壁壘在哪里诞茶？

誠然纠徘，軟體機(jī)器人作為新事物，其發(fā)展后勁十足哆幸，但是智能相對論分析師柯鳴認(rèn)為奏炸，綜合其市場化過程來看，其依然有著自身的壁壘臼格。

首先，理論上冗呀，軟體機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)無限自由度的運(yùn)動瘦涵，然而在實(shí)際操作過程中，這種相對于傳統(tǒng)機(jī)器人的優(yōu)勢受限于驅(qū)動方式和制動器數(shù)量钠锉，想要精確控制機(jī)器人的運(yùn)動雪隧，這需要大量的傳感器的信息和數(shù)據(jù)反饋，這在實(shí)際應(yīng)用過程中難以保證其實(shí)時(shí)性员舵。

其次脑沿，軟體機(jī)器人醫(yī)療、軍事马僻、養(yǎng)老以及勘測領(lǐng)域都有著重要作用和良好發(fā)展前景庄拇，但是其高昂的應(yīng)用成本和生產(chǎn)成本極大限制了此類新技術(shù)的普及。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的可行性和實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用韭邓，軟體機(jī)器人在其技術(shù)普及性和技術(shù)價(jià)格方面做出努力措近。

最后，可自帶燃料運(yùn)動的軟體機(jī)器人“八爪怪”女淑，主要依靠體內(nèi)攜帶的雙氧水燃料進(jìn)行供能瞭郑，而一次攜帶的能量只能勉強(qiáng)支撐 4～8 分鐘的運(yùn)動。同時(shí)鸭你，現(xiàn)有的軟體機(jī)器人自主轉(zhuǎn)向能力幾乎為零屈张，急需加裝額外傳感器實(shí)現(xiàn)對障礙物的自動規(guī)避，這又涉及整個(gè)軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)袱巨。

當(dāng)然讽益，從目前來看，軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法還不成熟，如何平衡靈活性楞澳、承載能力和可靠性等指標(biāo)還存在困難访跛。為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要建立精確的物理模型堡扳，而建立此模型又是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性工作秩漾。

總之，軟體機(jī)器人在我國制造業(yè)水平不斷提升的當(dāng)下侄脂，其也正準(zhǔn)備迎來快速增長期冯峭，其也極有可能成為中國下一個(gè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，隨著軟體機(jī)器人在商業(yè)及各行業(yè)的落地烫毡，中國的軟機(jī)器人行業(yè)將大有可為谁汤。

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