軟體機器人 前所未見的機器人

上世紀(jì)，隨著工業(yè)化進程的加快，分工操作越來越專業(yè)化，日復(fù)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(jù)定義，“機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可利用人工智能技術(shù)原則進行行動?！睆?959年第一臺機器人誕生以來，人們開始癡迷于機器人的設(shè)計與幻想，有的從仿生學(xué)角度產(chǎn)生靈感，有的從機械工程角度進行設(shè)計。

不過，機器人的研發(fā)是為了協(xié)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(chuàng)造力，去開發(fā)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(lǐng)域頗受關(guān)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(lǐng)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(tǒng)的剛性連接器和外殼，這種材料帶來的優(yōu)勢是可用最簡單的方法——3D打印的方式來制作，非常節(jié)約時間和成本。

在驅(qū)動方式上，傳統(tǒng)的機械性質(zhì)的機器人需要馬達等動力裝置進行驅(qū)動。新驅(qū)動方式的研發(fā)上，目前的研究機構(gòu)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(huán)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(biāo)的是剛性機器人，而其憑借在機體上軟的優(yōu)勢，在場景上也更加靈活。它可以更好適應(yīng)各種環(huán)境，受到外界沖擊后也不會產(chǎn)生大的傷害，在空間狹小、非結(jié)構(gòu)下的環(huán)境下都可以完成復(fù)雜的任務(wù)，例如醫(yī)療、軍事及探測領(lǐng)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(yīng)用上還有待開發(fā)。其中美歐的軟體機器人研究成果顯著，也出現(xiàn)了許多讓人難忘的軟體機器人產(chǎn)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(xué)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(shè)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(shè)計的初衷是，使其可替代人通過危險的區(qū)域，如核反應(yīng)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?yōu)槠涿鸊oQBot，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(xué)，可變形軟體機器人，可實現(xiàn)匍匐前進

哈佛大學(xué)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(guān)進展本周一在《美國國家科學(xué)院院報》上作了發(fā)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(nèi)進行相應(yīng)驅(qū)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(yīng)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(zāi)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(tǒng)、電池等所有設(shè)備讓機器人攜帶在自己背上。

MIT網(wǎng)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(xué)院、哈佛大學(xué)和韓國首爾大學(xué)共同研究設(shè)計。通過收縮身體體節(jié)，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?fù)簦膊粫軅?，仍會繼續(xù)向前緩慢移動。

2014年美國發(fā)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(fā)生彎曲，在二氧化碳罐耗盡之前機器魚能夠?qū)崿F(xiàn)30次游動。

市場非剛需，商業(yè)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(shù)落地存在一定難度。目前機器人商業(yè)化主要在工業(yè)領(lǐng)域，而這一領(lǐng)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(yè)領(lǐng)域的技術(shù)積累時間較長，技術(shù)較成熟，可實現(xiàn)快速部署。

同時，剛性機器人生產(chǎn)的廠商也更多，售后服務(wù)體系相對完善。另一方面，軟體機器人本身在材料和驅(qū)動方式上都有創(chuàng)新，有部分機器人采用的都是新型材料，而想要實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，首先就要使其材料得到量產(chǎn)，而這些都需要機器人廠商自己去搭建。而且，現(xiàn)在絕大部分的軟體機器人都是在商業(yè)領(lǐng)域，企業(yè)或是市場想要引進這項技術(shù)，還將面臨著專利授權(quán)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(yōu)勢上看，軟體機器人更加的靈活，可通過細(xì)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(yīng)堆等一些列危險區(qū)域。另外一個軟體機器人潛力較大的市場就是醫(yī)療行業(yè)，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(jīng)組織的手術(shù)，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(xì)化的今天，軟體機器人在優(yōu)化行業(yè)格局上是有這重要作用的。

結(jié)語：工業(yè)、醫(yī)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(lǐng)域，而其研究據(jù)智東西的觀察也是從2000年之后才開始的。當(dāng)前，這一研究正在學(xué)術(shù)界如火如荼的進行著，這些科學(xué)家們試圖要創(chuàng)造出一種不同于傳統(tǒng)機器人的新型機器人整體。

不過，從學(xué)術(shù)界引申到商業(yè)，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(tǒng)機器人進行優(yōu)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(fā)展空間。