說到機器人,我們可能第一個想到的變形金剛、鋼鐵俠,然后就是各種的家庭護理機器人,掃地機器人等。
這些機器人有個共同特質(zhì):外殼不是金屬就是塑料質(zhì)地,身體很堅硬很結(jié)實,但是很不靈活。
另外,“硬體”機器人對使用者來說,還具有一定危險性。比如工業(yè)機器人要被安裝在護欄內(nèi),以防止工人無意間過于靠近機器,被高速移動的金屬臂弄傷。
所以,打造軟體機器人顯得格外重要。其實,從本世紀(jì)初開始,研究界就已經(jīng)將新方向鎖定在“柔軟機器人”(Soft Robotics)領(lǐng)域。
軟體機器人是一種新型柔韌機器人。科學(xué)家最新研究的軟體機器人是采用紙質(zhì)和硅橡膠制成,能夠彎曲、扭轉(zhuǎn)和抓起自身重量100多倍的物體。同傳統(tǒng)機器人相比,它們靈活、適應(yīng)性強,危險性也更小。
講這么多,還是先來看看目前有哪些軟體機器人吧。生物因其軟體特性,可以高效、和諧地與自然界進行各種交互與作用。
應(yīng)用軟體材料的軟體機器人當(dāng)然也能像生物體一樣改變自身的形狀。既然是軟體嘛,那它原始的形狀肯定不會是你能想到的那種方方正正或者圓圓的。
一、章魚型
章魚沒有內(nèi)外骨骼,八只爪子能靈活的夠伸向各個方向,能緊緊地纏繞物體,能自由伸長或縮短、變軟或變硬。能隨著環(huán)境的變化自如地變化著身體。
章魚機器人的用途很廣,它能幫助人類進行水下修理。當(dāng)船底破損,修理是一件危險、困難、昂貴的事。但是,章魚機器人能完美地幫人類解決這個問題。
章魚還擁有很高的智商。相比于其他的軟體動物,章魚的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)展地更為完善,不過仍然有著自己的限制。
章魚機器人的機械臂受到突然增大的壓強影響,會膨脹舒展,從而實現(xiàn)機械臂的運動。排氣孔同時保證氧氣最終會通過排氣孔排出。
3、軟體章魚機器人
希臘的研究人員使用硅膠樹脂和蹼,研制出了一種章魚機器人。
這種機器人簡直可以同實體相媲美,甚至可以騙過水里的魚——它們游動時會有些小魚跟在后面。
和之前用硬塑料做的實驗品相比,這個機器人可以移動得更快。雖然還沒有真的章魚游得那么快,但對于這個尺寸的機器人來說,已經(jīng)超乎人們的想象了。
研究人員相信,如果給這個機器人裝上攝像頭的話,與普通機器人和人類相比,它就可以在沒有干擾的情形下觀察海底動物。
二、管型
能捉昆蟲的機器人
據(jù)悉,來自美國愛荷華州立大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種微型軟管觸手機器人,它又軟又小,可以困住螞蟻大小的昆蟲但并不會弄死。
負(fù)責(zé)這個項目的電氣/計算機工程師Jaeyoun表示,微型機器人和柔性機器人已經(jīng)成為目前機器人領(lǐng)域中的新趨勢。
他們所發(fā)明的微型軟管觸手機器人采用聚二甲基硅氧烷材料制造,長度約為8毫米,而寬度甚至還不足1/100英寸,軟管內(nèi)部則是由特殊線圈所構(gòu)成的動力系統(tǒng)。
未來,這款微型機器人很有可能會被用于醫(yī)療領(lǐng)域。
三、星型
軟體充氣機器人
據(jù)了解,在過去的十幾年里,手術(shù)機器人已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用到了醫(yī)療手術(shù)中,比如,前列腺摘除、子宮摘除等手術(shù)機器人就發(fā)揮了優(yōu)勢。
可以說機器人在醫(yī)療當(dāng)中的應(yīng)用越來越廣泛,但是使用機器人做手術(shù)也有很大風(fēng)險,并且成本也非常高。
美國哈佛開發(fā)出的軟體機器人在醫(yī)療上的作用是非常明顯的,在該機器人的色彩層上涂上了一層會發(fā)光的化學(xué)物質(zhì)。
這種機器人是用有彈性的塑料材料制成的,并且在內(nèi)部還注入了壓縮性的空氣,對機器人進行控制。
傳統(tǒng)的金屬性質(zhì)的機器人是通過比較復(fù)雜的反饋的機制來完成手術(shù)操作的,缺點是這有可能會破壞人體的組織。
而這種軟體機器人使用橡膠制成的,這樣就減少了手術(shù)給人體造成的創(chuàng)傷的可能性。
另外,借助醫(yī)療設(shè)備,這種橡膠機器人能夠進入到較小的空間內(nèi),還能夠改變自己的形體,這樣就能夠適應(yīng)一些負(fù)責(zé)手術(shù)的要求。
四、履帶型
來自波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院的研究人員就成功研發(fā)了一個15mm軟體機器人。
這是一款由液晶彈性體(LCEs)制成的軟體機器人,LCEs暴露在可見光下時會發(fā)生形狀的改變。
如果感受到外界的光源,機器人的形狀就會發(fā)生改變,變成履帶一樣,有了光的照射其身體也會相應(yīng)的收縮進而推動身體進行移動。
據(jù)了解,通過對光源的控制,該軟體機器人能完成各種特殊的任務(wù),例如爬陡坡、鉆進極其狹小的空間。
最不可思議的是,雖然體型不大,但它能四兩撥千斤移動比它個頭大10倍的物體,如果在這種機器人身上安裝一個攝像機或者麥克風(fēng),甚至還可以應(yīng)用于間諜活動。
五、其它
浙江大學(xué)舉辦過一次“軟體機器人比賽”,可以說,軟體機器人的這些應(yīng)用在不久的未來將出現(xiàn)在人們的生活中。
比賽的一個主要項目是比拼軟體機器人的爬行速度,并測試它是否能越過小的障礙和坡度。
在比賽現(xiàn)場,可以看到,底部用硅膠制作的類似坦克履帶的NOOMY軟體機器人,不過手掌大小,利用電驅(qū)動,順利地通過由4塊黃色塑膠板拼成的1米多長的“跑道”,用時50秒左右。
還有形狀像毛毛蟲的尺蠖軟體機器人,它利用氣動的原理緩慢向前蠕動,選手可以人工控制機器人的前進速度。
在另一個比賽項目中,選手們展示軟體機器人概念性的工業(yè)設(shè)計,比如極視眼、軟軟按摩機器人等。它們需要有更多技術(shù)支持來變?yōu)楝F(xiàn)實。
結(jié)束語
軟體機器人能做很多剛性機器人無法做到的事情,其發(fā)展是機器人的一個必然的趨勢。
雖然說,一直以來,災(zāi)險救援、極端環(huán)境探測時傳統(tǒng)機器人的剛性材料經(jīng)不起撞擊,會在未知復(fù)雜的環(huán)境中拖后腿。
但是,不管什么時候軟體機器人都不能完全取代剛性機器人。未來,軟體機器人和剛性機器人必定是相輔相成,共同在人類社會中發(fā)揮作用的。