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軟體機器人前所未見的機器人

上世紀，隨著工業化進程的加快，分工操作越來越專業化，日復一日的相同的勞作，使人們感到乏味。他們開始尋求可自主運行的機器來替代自己，于是機器人誕生了。根據定義，機器人是自動執行工作的機器裝置，既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可利用人工智能技術原則進行行動。從1959年第一臺機器人誕生以來，人們開始癡迷于機器人的設計與幻想，有的從仿生學角度產生靈感，有的從機械工程角度進行設計。不過，機器人的研發是為了協助或取代人類進行危險的工作，目前大部分的機器人都還是硬邦邦的硬漢形象。人們也在拓展自己的想象和創造力，去開發像大白一樣軟萌的機器人。這種利用柔軟材料來制作的機器人，被稱為軟體機器人，在研究領域頗受關注。此前，智東西曾對外骨骼機器人、雙足機器人、水下機器人等垂直機器人領域進行了系列的梳理報道，這是該系列報道的第四篇文章。該硬還是軟軟體機器人是柔性機器人的一種，它的模型大多來自于自然界的軟體生物，如機器蛇、海洋水生動物機器人等。而其最突出的特點在于機器本體材料的選擇主要是柔性的材料，而不是傳統的剛性連接器和外殼，這種材料帶來的優勢是可用最簡單的方法——3D打印的方式來制作，非常節約時間和成本。在驅動方式上，傳統的機械性質的機器人需要馬達等動力裝置進行驅動。新驅動方式的研發上，目前的研究機構主要有兩個方向：第一個方法是模仿人或者動物的肌肉的運動原理，第二種就是利用環境的變化來獲取動力，比如溫度、空氣以及光照等方式。在概念層級上，軟體機器人對標的是剛性機器人，而其憑借在機體上軟的優勢，在場景上也更加靈活。它可以更好適應各種環境，受到外界沖擊后也不會產生大的傷害，在空間狹小、非結構下的環境下都可以完成復雜的任務，例如醫療、軍事及探測領域。可以說，軟體機器人的研究，將幫助機器人拓展到更多的場景。機器人軟度大比拼目前，絕大部分的軟體機器人都處于實驗室階段，在實際應用上還有待開發。其中美歐的軟體機器人研究成果顯著，也出現了許多讓人難忘的軟體機器人產品。從2011年開始，研究員們更是在軟體機器人的研究上樂此不疲，推出的研究成品也讓人拍手叫絕，毛毛蟲機器人、蠕蟲機器人、章魚機器人等仿生的機器人，甚至還有微型軟管機器人，可以說只有你想不到的軟體機器人，沒有他們研究不出的機器人。美國塔夫茨大學在軟體機器人上的研究較早，他們在2007年就開始啟動一項計劃，設計一款具有電子原價和線路的毛毛蟲機器人。毛毛蟲機器人設計的初衷是，使其可替代人通過危險的區域，如核反應堆、雷場或是替代人類維修太空飛行器的太陽能電池板。2011年，這款機器人終于面世了，研究員們為其命名GoQBot，因其在運動時可將身體蜷縮成Q形，滾動速度達每秒0.5米。 2011年哈佛大學，可變形軟體機器人，可實現匍匐前進哈佛大學的此項研究是在美國國防部的研究資助項目下進行的，有關進展本周一在《美國國家科學院院報》上作了發表。這個軟體機器人體長約12.7厘米，制造的過程花費了兩個月。其四肢可以各自獨立操控，通過人工或計算機自動控制將壓縮空氣輸入其肢體內進行相應驅動。這讓這種新型機器人具備了無法比擬的靈活性，可以自由地在地面爬行或者滑行。說來好像很厲害的樣子，其實原理非常簡單：管子中供應的氣體更換成甲烷和氧氣的混合氣，再利用微型電打火裝置點燃，爆燃的氣體會是軟體觸手在一瞬間爆炸式膨脹從而完成彈跳過程。由于制作軟體機器人的材料足夠柔軟富有彈性，爆炸并不會摧毀它的觸手。 2014年，這一機器人得到了升級，成為世界上第一個無繩軟體機器人，可在雪地、水中、火焰上行走，研究人員希望它有一天可以作為災后的搜救工具。比如把機器人運行需要的微型壓縮機、控制系統、電池等所有設備讓機器人攜帶在自己背上。 MIT網眼蠕蟲機器人，看起來像蚯蚓，具有無線功能，由鎳和鈦制成的金屬線制造人造肌肉。該機器人由麻省理工學院、哈佛大學和韓國首爾大學共同研究設計。通過收縮身體體節，在各種表面上爬行，看起來更像一條蚯蚓。這種幾乎全用軟材料制造的機器人有很強的彈力。即使被踩到或用鐵錘重擊，它也不會受傷，仍會繼續向前緩慢移動。 2014年美國發明了一款軟體機器魚，不僅防水，而且還能模擬快速游動的魚類。它由硅橡膠制成，能夠瞬間改變移動方向，這是首個能夠快速移動身體的獨立自控軟體機器人。機器魚通過釋放腹小罐的二氧化碳提供動力，將通過波狀通道使機器魚尾發生彎曲，在二氧化碳罐耗盡之前機器魚能夠實現30次游動。市場非剛需，商業化遇難題目前，大部分軟體機器人都還停留在實驗室階段，技術落地存在一定難度。目前機器人商業化主要在工業領域，而這一領域一般都采用力量較大的剛性機器人，一方面，剛性機器人在工業領域的技術積累時間較長，技術較成熟，可實現快速部署。同時，剛性機器人生產的廠商也更多，售后服務體系相對完善。另一方面，軟體機器人本身在材料和驅動方式上都有創新，有部分機器人采用的都是新型材料，而想要實現大規模應用，首先就要使其材料得到量產，而這些都需要機器人廠商自己去搭建。而且，現在絕大部分的軟體機器人都是在商業領域，企業或是市場想要引進這項技術，還將面臨著專利授權等一些列問題，不如原有方案來的簡便。那么，軟體機器人的市場到底在哪呢？從優勢上看，軟體機器人更加的靈活，可通過細小的縫隙等。因此，軟體機器人在國防方面將有重要作用，替代人類深入到核反應堆等一些列危險區域。另外一個軟體機器人潛力較大的市場就是醫療行業，軟體機器人可憑借其小巧和靈活的特點，幫助人類進行精密的血管、神經組織的手術，減少原來剛性機器人對人體的損傷。在軟體機器人市場化的進程中，最突出的問題就是非剛需，而在人們體驗越來越追求精致化、精細化的今天，軟體機器人在優化行業格局上是有這重要作用的。結語：工業、醫療是未來方向總體上看，軟體機器人是一個非常有前景的研究領域，而其研究據智東西的觀察也是從2000年之后才開始的。當前，這一研究正在學術界如火如荼的進行著，這些科學家們試圖要創造出一種不同于傳統機器人的新型機器人整體。不過，從學術界引申到商業，軟體機器人確有其用武之地，一方面，剛性材料的機器人更鋒利、更硬，一旦人類誤用或誤撞了機器，將給人類帶來肉體上的傷害，而軟體機器人則相對會給人類緩沖時間，不至于使人類受到大的傷害。這種將傳統機器人進行優化的方式，屬于用軟體機器人錦上添花。而獨具微小、不易察覺的場景，軟體機器人將有廣闊的發展空間。

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