軟體機器人研發(fā)專家的科研日常

機器人只能由固態(tài)金屬或塑料制成嗎？機器人能像章魚或水母那樣柔軟、靈活嗎？軟體機器人就是這樣神奇的機器人，它由柔性材料制成，可以變換形狀。那么，軟體機器人研發(fā)專家的科研日常又是怎樣的呢？

讓機器人變得更柔軟

軟體機器人最大的特點是柔軟，它能像動物一樣蠕動、爬行、游泳，所以在探索復(fù)雜環(huán)境時有得天獨厚的優(yōu)勢。其次，在交互方面，軟體機器人更加安全，不會因為堅硬的外殼對人類造成傷害。

雖然軟體機器人結(jié)構(gòu)相對簡單，但是由于其材料的特殊性，剛性機器人的制作、操控方法并不適用。選擇何種柔性材料、如何設(shè)計驅(qū)動機制并精確控制它的運動軌跡，都是我們要攻克的難題。

我們將新型柔性材料——高分子聚合物、生物材料等，應(yīng)用到軟體機器人領(lǐng)域，使其兼具柔軟度與耐久性；設(shè)計了氣壓驅(qū)動、電磁驅(qū)動、形狀記憶合金驅(qū)動等各種智能驅(qū)動機制；開發(fā)了多種新的控制算法，使軟體機器人能夠根據(jù)外部環(huán)境調(diào)整運動軌跡和速度。

研發(fā)軟體機器人的好幫手

在軟體機器人研發(fā)中，3D、4D打印技術(shù)與智能材料功不可沒。

4D打印技術(shù)是3D打印技術(shù)的延伸，指打印出來的結(jié)構(gòu)能夠在外界刺激下發(fā)生形狀或者結(jié)構(gòu)的改變。

智能材料是4D打印技術(shù)應(yīng)用的一類新型仿生材料，具有可被程序控制、實現(xiàn)特定功能的特性。

將智能材料與3D、4D打印技術(shù)相結(jié)合，可以研發(fā)出結(jié)構(gòu)、功能一體的軟體機器人。

我們利用4D打印技術(shù)設(shè)計并制作了多種新型軟體夾持器，并進(jìn)一步將磁流變效應(yīng)（在磁場中通過某種方式，影響物質(zhì)流動的能力）引入到軟體機器人夾持器抓取程序，在一定程度上解決了因軟體機器人材料柔軟產(chǎn)生的穩(wěn)定性差、可夾取重量輕的問題。

流變機器人——可自由變形的“戰(zhàn)士”

我們的腳步?jīng)]有停下……

“如何從現(xiàn)有的軟體機器人研發(fā)技術(shù)出發(fā)，創(chuàng)新出實用的液體機器人？”我們在科研過程中產(chǎn)生了這樣的思考。

在查閱大量相關(guān)資料后，我們受到原生動物門動物（最原始、最簡單、最低等的生物）的啟發(fā)，提出了一個原創(chuàng)科學(xué)概念——流變機器人（Rheobot）。這類機器人的仿生對象是單細(xì)胞生物，具有變化剛度的能力，可無限變形和自我修復(fù)。

流變機器人概念的提出，打破了人們對軟體機器人就是利用柔性材料、模仿章魚等生物身體柔軟性的刻板印象。在未來，軟體機器人有望實現(xiàn)科幻電影所描述的液體機器人的強大功能。

現(xiàn)在的探索 未來的觸手

在醫(yī)療領(lǐng)域，軟體機器人能夠適應(yīng)人體各種復(fù)雜位置，可用于手術(shù)輔助、輔助治療和康復(fù)訓(xùn)練；在制造領(lǐng)域，軟體機器人能夠模仿生物行為，實現(xiàn)柔性抓取和靈活定位，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；在軍事領(lǐng)域，軟體機器人可用于偵察、搜救和攻擊等任務(wù)，極大提高作戰(zhàn)效率和生存能力。

代碼與創(chuàng)意交織，機械與柔軟共存。讓我們同軟體機器人一起，共同探索未知的領(lǐng)域，用科技的力量創(chuàng)造出更加智能、有趣的未來。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇 美術(shù)編輯 / 胡美巖）