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未來柔性機器人發(fā)展趨勢分析

近年來，在自動化需求的強勁帶動下，全球掀起了一股機器人發(fā)展的熱潮，形形色色、各具功能的機器人產(chǎn)品，開始頻繁出現(xiàn)在我們的視野之中。但不管是工業(yè)級的搬運、分揀、切割等機器人，還是消費級的掃地、醫(yī)療、教育等機器人，它們普遍透露出冰冷和僵硬的感覺，“鋼鐵戰(zhàn)士”的形象不僅拉遠了與人的距離，還在一定程度上限制了自身的應用。在這樣的背景下，“柔性機器人”概念開始逐漸被提出。通過柔軟材料的利用，驅(qū)動方式的創(chuàng)新，人們希望機器人能夠擁有更好的環(huán)境適應性、安全性以及人機互動能力，以此在先進制造業(yè)中可以發(fā)揮出更大的價值。柔性機器人你了解嗎？毫無疑問，柔性機器人作為一種新型產(chǎn)品，充滿了科學家式的浪漫，但這卻不是科學家們“柏拉圖式”的空想。從2015年開始，伴隨著我國科學家成功論證液態(tài)金屬柔性機器人的可能性之后，柔性機器人便已經(jīng)實現(xiàn)了理論與技術(shù)的突破，后續(xù)相關(guān)成果也越來越多的出現(xiàn)在我們面前。而從逐漸面世的產(chǎn)品中，我們也對柔性機器人有了更清晰的認識。簡單來說，柔性機器人需要具備材料的柔軟性、優(yōu)良的環(huán)境適應性、超強的安全性，以及良好的人機互動性，需要破除傳統(tǒng)機器人關(guān)節(jié)的僵硬和材料的剛強，朝著更輕、更軟、更協(xié)調(diào)、更自主的方向發(fā)展。目前，柔性機器人被主要分為了兩類，一種是工業(yè)柔性機器人，還有一種是生物柔性機器人，它們因為領(lǐng)域應用的不同，其定義也相去甚遠。其中工業(yè)柔性機器人是從制造業(yè)的角度定義的，專指運用機器視覺的六軸以上工業(yè)機器人，而生物柔性機器人則是從生物學角度來講的，主要指模擬生物柔性與靈活性創(chuàng)造的仿生機器人。現(xiàn)有的柔性機器人雖然有著諸多優(yōu)點，但由于大多處于實驗室階段，不少的產(chǎn)品還是半成品。比如有的產(chǎn)品在材料上仍在使用剛性材料，有的產(chǎn)品只是多個硬質(zhì)單元組成的簡單結(jié)構(gòu)，有的產(chǎn)品在外表柔軟性和連接平滑性上還存在諸多不足等等。總而言之，柔性機器人當前只是提供了一個行業(yè)發(fā)展的價值方向，未來還有一很長段道路需要走。其行業(yè)發(fā)展難點為何？那么，對于柔性機器人的行業(yè)發(fā)展來說，其本身的難點究竟是什么呢？針對這個問題，我們還需要從工業(yè)柔性機器人與生物柔性機器人兩個不同的角度來分析。從工業(yè)柔性機器人來看，首要的技術(shù)難點可能是材料。因為要保障工業(yè)機器人的柔性化作業(yè)，打破人機關(guān)系間的“工業(yè)圍欄”，促進人機交互的安全、順暢進行，傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼就無法繼續(xù)使用，通過3D打印等方式尋找新材料或是首要任務。而從生物柔性機器人來看，驅(qū)動可能是主要難點，其次還有材料。仿生機器人主要模仿的不只是生物外形，還有材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和運動方式，這既需要利用一些特殊材料來打造皮膚、肌肉等構(gòu)造，也需要新的驅(qū)動方式來讓這些材料運動起來，相比于工業(yè)柔性機器人來說，其需要面對的難點更多更大。但不管對于何種柔性機器人分類來說，對于新材料的研發(fā)探索都是必不可少的，可以說柔軟的材料就是機器人柔性化實現(xiàn)的基礎，未來能否在材料的尋找上取得突破，將決定著柔性機器人的發(fā)展能否走向成熟。兩大場景的應用潛力當前，對于柔性機器人的商業(yè)應用來說，主要集中在兩大領(lǐng)域，即工業(yè)和醫(yī)療。其中，醫(yī)療領(lǐng)域是柔性機器人典型性和商業(yè)度較高的應用領(lǐng)域，潛力空間估值接近75億美元。醫(yī)療機器人的柔性化運用可以分為手術(shù)、康復、護理、救援、轉(zhuǎn)運等多個環(huán)節(jié)，以手術(shù)機器人的臨床性和產(chǎn)業(yè)化程度為佳。而達芬奇手術(shù)機器人代表了柔性機器人在該領(lǐng)域的一定水平，其三個關(guān)鍵核心技術(shù)：可自由運動的手臂腕部、3D高清影像技術(shù)、主控臺的人機交互設計，分別對應了柔性機器的機器感知、機器行動和人機交互。業(yè)內(nèi)專業(yè)人士預測，柔性化的手術(shù)機器人在國內(nèi)潛在市場空間約為136億元/年，考慮潛在購買方需求數(shù)量以及適應癥市場規(guī)模兩方面因素，中性估算未來國內(nèi)手術(shù)機器人規(guī)模將達到75億元/年。柔性機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展空間十分巨大。而對于工業(yè)領(lǐng)域的柔性機器人應用來說，隨著近年來協(xié)作機器人的大火，在機器視覺等技術(shù)的加持之下，其在工業(yè)上的作用將越來越為人所關(guān)注，未來市場需求只會與日俱增。以當前國內(nèi)工業(yè)機器人的迅猛發(fā)展之勢，柔性機器人的工業(yè)化應用相對于醫(yī)療來說也將不遑多讓。

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