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皓天鑫
在動畫《超能陸戰隊》里，一個名為大白的機器人成功騙走了觀眾們的眼淚。
靠著柔軟的身體，身為機器人的大白也可以給主角帶來溫暖的擁抱。
回到現實里，絕大多數機器人都是一副金屬的身軀，只能進行機械式的動作。
但隨著科技的發展，軟體機器人正慢慢成熟，未來的機器人也能像電影作品里一樣變得“溫柔”。
用“柔軟的血肉”取代“鋼筋鐵骨”
想要把機器人變得“柔軟”，首先要從材料上入手。
目前，絕大多數機器人都是基于金屬制造的剛性結構，這一類機器人壽命長、比較穩定，制造門檻也越來越低。
但正如開頭說得那樣，自身的材料屬性限制了剛性機器人的應用場景。
例如在深海、洞穴、高山等惡劣環境下，剛性機器人很難靈活適應特殊情況，在壓力下材質就會變形；而在醫院、工廠等場景下，剛性機器人很難最大程度發揮自身特點。
軟體機器人的出現，本質是希望從材料上讓機器人更加“柔和多變”，像人一樣進行工作。
早期，軟體機器人大多選擇硅膠材質澆筑而成，在上世紀80年代末期，日本岡山大學軟體機器人實驗室成功研制一種硅膠機械手，該機械手利用氣體壓縮的原理進行機械驅動，可以進行簡單的抓取操作，開創了柔性機器手的先河。
到了2011年，哈佛大學著名化學家George M. Whitesides(喬治·懷特塞茲)帶領的研究小組從烏賊、海星以及其它無脊椎動物獲得啟發，研制了一種有四只“腳”的小型軟體機器人，這種機器人可以像蠕蟲一樣在非常狹窄的空間里進行活動。這項發明結合了前幾代軟體機器人的特點，可以準確抓取各類產品。
這項發明，成功登上了當年的《科學》雜志，也基本奠定了軟體機器人的發展路線。
此后，軟體機器人的材料主要是在硅膠材質的基礎上進行改進。例如意大利Biorotics團隊就在硅膠材質的技術上加入了瀝青、纖維穩定劑、礦粉和少量的細集料組成了全新的SMA(Stone Matrix Asphalt)結構，增加了柔性觸手的抓取力。
另外一些研究團隊將聚乳酸、聚酯等材質運用在機器人上，從而延長壽命。
總之，柔性機器人的進步離不開新材料的發展，當前柔性可穿戴技術，同樣可以看作柔性機器人發展的一個縮影。
如何讓機器人動起來？
軟體機器人另一個需要解決的難題，是如何將柔軟的身體動起來。
在依靠材料搭建完基體之后，機器人還要依靠驅動器(執行器)來運作，但目前軟體機器人的體內依然是剛性驅動器。這就導致如今的軟體機器人更像是“披著硅膠的剛性機器人”。
如果想制作真正的“全軟體機器人”，那么需要著手改進機器人的驅動器。
科學家們給出的解決方案很多，目前最主流的方法是依靠流體物理學的基本規則，給軟體機器人創建執行器。
2016年，來自哈佛大學仿生機器人實驗室Wehner團隊自主研發的軟體機器人Octobot成功登上《Nature》雜志，該機器人利用流體驅動的方式前行，動力全靠化學反應，全身上下沒有一處剛性材料。
這種奇特的思路不同于以往的固體或是液體驅動，更符合軟體機器人的特點。
就在近期，普林斯頓大學化學與生物工程系的團隊再次將流體驅動的方式完善，創立一種“吹氣球”似的泡泡鑄造技術。
簡單來說，就是在制造過程中，使用管狀物或螺旋狀物將空氣泵入液態聚合物中。
通過控制相關因素，例如涂在模具上的彈性體的厚度、彈性體沉降到底部的速度、以及液態聚合物固化所需的時間等，從而控制機器人的動作。
雖然這種結構遠遠稱不上機器人，但它給軟體機器人的建造帶來了新思路，完全可以取代剛性驅動器，并且其幾乎0成本的鍛造技術可以大大降低制造成本。
軟體機器人商業化開始百花齊放
可以看到，隨著技術上成熟，關于軟體機器人的商業化進程也被提上日程，大批軟體機器人制造商如雨后春筍般出現。
例如脫胎自北航的北京軟體機器人科技有限公司(SRT)，目前已經成長為中國軟體機器人的代表企業。旗下的柔性夾爪-N系列產品在精度、壽命等做到全球領先水平，解決了工業領域異形易損物品的抓取搬運難題。
SRT向鎂客網介紹道，柔性夾爪的抓取動作類比人的手指并且能自動包裹產品，適用于食品、汽車、日化、醫療、3C電子等諸多領域，可集成至智能裝配、自動分揀、物流倉儲和食品加工流水線，也可作為科研實驗設備、智能娛樂設備或服務型機器人的功能性配件，是要求實現智能、無傷、高安全性、高適應性抓取動作客戶的理想選擇。
此前第三方機構預測，SRT的產品會打破美日廠商的壟斷，帶領中國在軟體機器人領域搶先“登頂”，而目前公司的整體銷量早已達到全球第一。
除了柔性抓鉤以外，軟體機器人在外骨骼方面也大有作為。
2018年，同樣來自哈佛大學的Connor Walsh教授研發出一款可穿戴的康復軟體機器，其目的是為了幫助殘疾人和行動不便的人康復或是作為輔助設備長期穿戴。
這種新設備啟發了許多傳統外骨骼機器人公司開始加入到軟體機器人的研究中來，例如日本的Cyberdyne、美國的Ekso Bionics Holdings等公司，這些老牌機器人企業希望從軟體機器人入手，大大減少傳統外骨骼的笨重形象。
但目前來說，真正的軟體機器人依然停留在實驗室階段，仍有許多問題需要解決。
而從實際應用上來看，軟體機器人也并不能完全取代傳統剛性機器人，兩者互有所長，各自都有擅長的領域。
但可以肯定的是，電影里的“大白”，離我們真的不遠了。
浙公網安備 33010602000006號
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