從大自然中攫取靈感，我們的機(jī)器人正變得越來(lái)越柔軟。近年來(lái)，機(jī)器人行業(yè)涌現(xiàn)出了一大批奇形怪狀的、未來(lái)感十足的機(jī)器人：夾具（EOAT）像章魚(yú)觸手般靈活的機(jī)器人、在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)鉆來(lái)鉆去的機(jī)器人、在水下自制能量的機(jī)器人…… 這些發(fā)明無(wú)一不挑戰(zhàn)著我們傳統(tǒng)思維中對(duì)機(jī)器人發(fā)展方向的設(shè)想。
新加坡國(guó)立大學(xué)（NUC）使用柔性面料制成的外骨骼手套
據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2020年，全球機(jī)器人行業(yè)的市值將達(dá)到1880億美元，但現(xiàn)階段的機(jī)器人還有很多不足，如它們都是用剛性材料，如金屬、塑料制成的。可以想見(jiàn)的是，未來(lái)的機(jī)器人會(huì)更輕、更柔軟、對(duì)外部動(dòng)力依賴程度更低，到時(shí)候人機(jī)協(xié)作會(huì)更安全、更協(xié)調(diào)。
近日正在新加坡舉行的2017年ICRA機(jī)器人大會(huì)上，相信人們一定很難從這款機(jī)器人身上移開(kāi)視線，它是一款專門(mén)為“鉆入”人體肛門(mén)而設(shè)計(jì)的機(jī)器人。據(jù)悉，這款腸鏡機(jī)器人由來(lái)自美國(guó)科羅拉多大學(xué)波爾得分校的研究小組開(kāi)發(fā)，機(jī)器人身體非常靈活，由于采用的是一種硅橡膠材料，所以它要比傳統(tǒng)的結(jié)腸鏡檢查工具更讓人感到舒服。此外，它在進(jìn)入人體之后穿透腸壁的幾率要比傳統(tǒng)工具更低。這款工具可以在進(jìn)入人體結(jié)腸之后在里邊拍攝圖像以及取樣進(jìn)而幫助醫(yī)生診斷出疾病。
詳情：MIT研制透明水凝膠機(jī)器人 可快速抓放金魚(yú)
北京航空航天大學(xué)與國(guó)外一家公司近日合作研制成功軟體章魚(yú)觸手機(jī)器人。仿生軟體觸手從自然界中的頭足綱軟體動(dòng)物（如章魚(yú)、烏賊等）的生理結(jié)構(gòu)獲得靈感，由接近生物軟組織材料組成。仿生軟體觸手可快速實(shí)現(xiàn)其彎曲纏繞運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)分布的吸盤(pán)可有效地吸附物體，將吸附與纏繞兩種方式結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同形狀，不同尺寸、不同擺放姿態(tài)物體的安全、無(wú)損、穩(wěn)定抓持。未來(lái)將應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、康復(fù)、服務(wù)等領(lǐng)域。
詳情：北航研制成功仿生軟體機(jī)器人
麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員創(chuàng)造了一種使用水凝膠制成的全新機(jī)器人，當(dāng)將其置于水下時(shí)，肉眼幾乎不可見(jiàn)。盡管是由透明的水凝膠制成，但這種機(jī)器人能夠進(jìn)行合理地快速移動(dòng)，包括抓住活魚(yú)等。在抓住活魚(yú)后，還能釋放它令小魚(yú)安全回到水中。研究人員表示，這種精確但溫和接觸的機(jī)器人將來(lái)能被用于多個(gè)領(lǐng)域，包括協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)等。
近日，浙江大學(xué)航空航天學(xué)院、浙江省軟體機(jī)器人與智能器件研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李鐵風(fēng)副教授和黃志龍教授課題組從海洋生物鰩魚(yú)（蝠鲼）的柔軟身體與柔性撲翼推進(jìn)獲得啟發(fā)，利用介電高彈體薄膜作為軟體人工肌肉驅(qū)動(dòng)器。
介電高彈體是一種典型的電響應(yīng)聚合物，在外加電場(chǎng)下作用下，介電高彈聚合物可以產(chǎn)生大變形，具有高彈性能密度、短反應(yīng)時(shí)間、高效率等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)在介電彈性體上施加薄膜厚度方向的電壓時(shí)，介電高彈聚合物薄膜會(huì)減小厚度，擴(kuò)大面積。該軟體機(jī)器魚(yú)是通過(guò)介電高彈體薄膜對(duì)交流電壓的響應(yīng)，將薄膜張力變化轉(zhuǎn)化為機(jī)器魚(yú)的撲動(dòng)，從而通過(guò)柔性鰭獲得水動(dòng)力。
目前，英國(guó)機(jī)器人專家最新研制一種軟體機(jī)器人，它們通過(guò)吞噬有機(jī)物質(zhì)獲取能量，能夠有效地消化一些活體微生物。科學(xué)家認(rèn)為，這種自立型“機(jī)器人清道夫”可用于清除污水或者藻華。
它能夠從周圍的水域中搜尋有機(jī)物質(zhì)，獲取能量“維持生存”。使用一種軟體聚合物膜做為“嘴部”，軟體機(jī)器人能夠過(guò)濾周圍的水棲環(huán)境，從而獲得所需的能量。但它不同于活體生物的胃部或者消化系統(tǒng)，它依賴于一種裝配細(xì)菌的微生物燃料電池，能夠分解有機(jī)物質(zhì)。微生物分解釋放存儲(chǔ)在生物質(zhì)能之中的化學(xué)能量，將其轉(zhuǎn)變成為機(jī)器人使用的電能。
哈佛大學(xué)的科學(xué)家借助過(guò)氧化氫催化分解產(chǎn)生的氧氣及可以自我反饋的微流體控制系統(tǒng)制備出了世界首個(gè)完全軟體的且自我驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，外形類似小章魚(yú)，無(wú)需電力和外界控制，可獨(dú)立控制機(jī)械臂運(yùn)行4~8分鐘。整個(gè)系統(tǒng)的核心部件如氣動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)、燃料庫(kù)、催化反應(yīng)室等通過(guò)3D打印制作。其集成設(shè)計(jì)和制作方法使得在該結(jié)構(gòu)中的多材料可編程組裝成為可能，為全軟體自主化機(jī)器人打下了基礎(chǔ)。
詳情：新型“章魚(yú)機(jī)器人”實(shí)現(xiàn)全軟體結(jié)構(gòu)
當(dāng)然，軟體機(jī)器人的蓬勃發(fā)展并不意味著剛性機(jī)器人的消失。即使柔軟如布偶娃娃，它們內(nèi)部也藏有剛性的馬達(dá)和塑料外殼。
可以肯定的是，單純生產(chǎn)柔性?shī)A具而不生產(chǎn)配套剛性組件和相關(guān)系統(tǒng)的企業(yè)是無(wú)法生存的，Empire Robotics是全球第一家柔性?shī)A具制造商，而它現(xiàn)在已經(jīng)倒閉了。這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵在于，客戶想要的是一整套生產(chǎn)設(shè)施，包括機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)，而不單單只是一個(gè)機(jī)器人、一個(gè)末端工具。
上圖為Cambridge Consultants發(fā)明的水果采摘機(jī)器人，不同于一般夾具，這個(gè)機(jī)器手裝備有機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，能智能識(shí)別抓取對(duì)象，計(jì)算抓取順序，并舉起、放下物品。研究人員Wrench表示，他希望能看到有朝一日機(jī)器人能和人一起工作，比如收獲像梨、蘋(píng)果這樣已“受傷”的果實(shí)。
無(wú)論如何，機(jī)器人行業(yè)內(nèi)將充滿競(jìng)爭(zhēng)，機(jī)器人企業(yè)也將面臨緊迫的發(fā)展壓力。
