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“软软的,很贴心”,软体机器人了解一下

[日期:2018-08-16]   来源:  作者:   阅读: 0[字体:电动机、齿轮、连杆的机器人,大都是些钢铁机械构件。

因此,机械驱动机器人更多完成较为机械简单的任务,难以完成精细任务。比如连杆驱动的机器人能夹起杯子,却难握住杯子,让它握住一枚绣花针就更难了。

“夹”与“握”着本质性的区别,“夹“是低级的机械动作,“握”是具人手功能的精细动作,从夹到握其实是普通机器人到软体机器人的技术跨越。

软体机器人模仿于自然界的许多软体动物,由可以承受大应变的柔软材料制成,且具多自由度和连续变换的能力,可在大范围内任意改变自己身形和尺寸。因为主动变形与被动变形能力的结合,机器人可以挤过比自身常态尺寸小的缝隙,进入传统机器人无法进入的空间。

软/硬机器人比较

“七十二变”如何以柔克刚

软体机器人发展至今,主要的结构类型可以分为三类:静水骨骼型、肌肉型静水骨骼型以及其他结构。

大部分软体动物(如蠕虫、海葵)没刚性骨骼,而是由表皮、肌肉、体液、神经系统组成。其典型结构是肌肉构成封闭腔,内部充满体液,形成静水骨骼结构,典型的是仿毛虫软体机器人和Blob bot。

仿毛虫软体机器人及Blob bot

典型的肌肉性静水骨骼结构由相互对抗的横肌和纵肌组成,当横肌收缩时身体向纵向伸展;当纵肌收缩时,身体向横向伸展,体积始终保持不变。动物的舌头、大象鼻子、章鱼触手都是肌肉性静水骨骼结构。而其他结构主要为气动运动链和蠕动跳跃机器人。

在具体应用层面,由哈佛大学研制的名为“Octobot”的软体机器人,自带运动燃料,可通过调控内部气体实现自主运动,既不需要连接计算机获取指令,也不包含任何电子元件,因而具着柔软的身体。

世界首个自主运动的软体机器人:Octobot

与普通机器人相比,软体机器人可通过内部化学物质实现颜色可变发光,并可通过充气增压和通道膨胀实现快速移动。当前的研究情况表明,软体机器人可在 30 秒内迅速变身,一旦完成颜色转换, 颜色层就不再需要动力来维持色彩,移动到特定位置后常常与背景难以区分,形成真正的“七十二变”。同时,一些软体机器人在设计之初就巧妙参照了仿生模型外观,利用3D打印工艺制造能够“以假乱真“,肉眼难以分辨。

医疗军事领域称软体机器人“发力点”

从目前来看,软体机器人的落地商业场景主要是医疗和军用场景。智能相对论(aixdlun)分析师柯鸣认为,目前软体机器人的发展前景是相当可期的,学术界也正在如火如荼的进行着此类研究,科学家们试图创造一种不同于传统机器人的新型机器人整体。

从军事应用场景来看,软体机器人确实大发展空间。“以柔克刚”的自身体质可以让机器人在收到外界冲击和破坏时不易受损,这极大的增强了软体机器人的存活能力。此外,由于不具备电子元件,软体机器人在电磁侦察系统下容易躲避各类设备的追踪。未来,加装了特定武器的软体机器人,可以更便利地承担各类侦查任务,甚至可以在特定条件下给敌人以致命一击。

在医疗领域,“人小鬼大”的软机器人还可以成为医生的优秀医疗助手。软体自己人的硬度与柔软度与人类皮肤和肌肉较为接近,因此可穿戴性和皮肤亲和性较好。因此,作为假肢、人造外骨骼等可穿戴设备或用于模拟肌肉运动,软机器人似乎成了一个最为优秀的人选。

在微创手术(MIS)领域,软体机器人更是着极大的“用武之地”。软体机器人的应用,可以突破传统微创外科手术方法的局限,比如,自由度低的手术设备对手术造成的局限。伦敦大学研制出刚度可控的章鱼状外科手术机器人手臂,其应用仿生原理,根据手臂机械性能的需要通过控制机械手臂的刚 度更好地配合手术进行,柔软的材质将手术的伤害降到最低。

刚度可控的章鱼状微创外科手术机器人手臂

进入市场,软体机器人的壁垒在哪里?

诚然,软体机器人作为新事物,其发展后劲十足,但是智能相对论(aixdlun)分析师柯鸣认为,综合其市场化过程来看,其依然着自身的壁垒。

首先,理论上,软体机器人可以实现无限自由度的运动,然而在实际操作过程中,这种相对于传统机器人的优势受限于驱动方式和制动器数量,想要精确控制机器人的运动,这需要大量的传感器的信息和数据反馈,这在实际应用过程中难以保证其实时性。

其次,软体机器人医疗、军事、养老以及勘测领域都着重要作用和良好发展前景,但是其高昂的应用成本和生产成本极大限制了此类新技术的普及。为了实现商业上的可行性和实际生产生活中的应用,软体机器人在其技术普及性和技术价格方面做出努力。

最后,可自带燃料运动的软体机器人“八爪怪”,主要依靠体内携带的双氧水燃料进行供能,而一次携带的能量只能勉强支撑 4~8 分钟的运动。同时,现的软体机器人自主转向能力几乎为零,急需加装额外传感器实现对障碍物的自动规避,这又涉及整个软体机器人控制系统的优化设计。

当然,从目前来看,软体机器人的设计方法还不成熟,如何平衡灵活性、承载能力和可靠性等指标还存在困难。为进行优化设计,需要建立精确的物理模型,而建立此模型又是一个具挑战性工作。

总之,软体机器人在我国制造业水平不断提升的当下,其也正准备迎来快速增长期,其也极可能成为中国下一个经济增长点,随着软体机器人在商业及各行业的落地,中国的软机器人行业将大可为。

[完]

文 | 柯鸣

来源 | 智能相对论

智能相对论(微信id:aixdlun):深挖人工智能这口井,评出咸淡,讲出黑白,道出深浅。重点关注领域:AI+医疗、机器人、智能驾驶、AI+硬件、物联网、AI+金融、AI+安全、AR/VR、开发者以及背后的芯片、算法、人机交互等。

(以上文字仅代表作者个人观点,并不代表网贷经典立场。)

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