他承擔(dān)的挑戰(zhàn)是創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人，可以通過(guò)不到兩厘米高的間隙進(jìn)行機(jī)動(dòng)。雖然大多數(shù)機(jī)器人工程師嘗試使用傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人，但Whitesides從大自然和活生物體中獲得靈感。他創(chuàng)造了一種全新的軟體機(jī)器人，完全由柔順的彈性聚合物制成。與剛性材料制造的機(jī)器人相比，軟體機(jī)器人的靈活性使其能夠輕松完成DARPA挑戰(zhàn)。這是機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)突破。

與DARPA合作的最早技術(shù)應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。軟體機(jī)器人可以在侵入性手術(shù)中使用，適應(yīng)性和精細(xì)地在身體周圍活動(dòng)，或者安全地運(yùn)輸器官和軟組織，而不會(huì)造成傷害。但不久之后，工業(yè)自動(dòng)化將成為這項(xiàng)突破性技術(shù)的應(yīng)用。

圖片來(lái)源：Soft Robotics

諸如電子商務(wù)，先進(jìn)制造業(yè)和食品與農(nóng)業(yè)等行業(yè)面臨日益增長(zhǎng)的壓力，尋找自動(dòng)化解決方案來(lái)處理勞動(dòng)力不斷下降，客戶需求不斷增加以及在食品安全標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的情況。然而，這些行業(yè)產(chǎn)品的變量和脆弱性在很大程度上已經(jīng)將它們排除在自動(dòng)化之外。

雖然Whitesides的工作催生了一個(gè)全新的學(xué)術(shù)研究和開發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域，但在2013年，Soft Robotics Inc.成為開發(fā)第一個(gè)也是唯一商業(yè)應(yīng)用的先鋒力量。它將這項(xiàng)技術(shù)推廣到商業(yè)產(chǎn)品中，可以為全球的工業(yè)客戶解鎖自動(dòng)化。通過(guò)利用專利材料科學(xué)和人工智能，Soft Robotics構(gòu)建了自動(dòng)化解決方案，能夠像人類的手一樣靈活掌握物品。它為機(jī)器人自動(dòng)化帶來(lái)了革命性的變化，滿足世界需求，并在每個(gè)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)力。

為什么我們需要軟體機(jī)器人?

食品加工和包裝，主要是生產(chǎn)和烘焙食品，是一個(gè)高度手工的過(guò)程。勞動(dòng)力成本是對(duì)總產(chǎn)品成本的重要投入。從歷史上看，這些市場(chǎng)的工人是來(lái)自低成本的移民勞動(dòng)力。但在過(guò)去幾年里，我們看到，農(nóng)產(chǎn)品和其他糧食生產(chǎn)市場(chǎng)的勞動(dòng)力供應(yīng)顯著減少。

無(wú)論是加利福尼亞州薩利納斯的移民勞動(dòng)力減少，還是英國(guó)退歐對(duì)勞動(dòng)力自歐盟國(guó)家流入英國(guó)的影響，還是澳大利亞新近通過(guò)的“背包客”勞工監(jiān)管障礙，這都是一個(gè)全球性問(wèn)題。它對(duì)世界各地的食品成本和供應(yīng)產(chǎn)生直接影響。隨著勞動(dòng)力日益稀缺，生產(chǎn)者開始轉(zhuǎn)向自動(dòng)化，以維持生產(chǎn)力，并在許多情況下提高其食品生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)可行性。

傳統(tǒng)機(jī)器人被設(shè)計(jì)為非常有效地執(zhí)行單個(gè)任務(wù)。但是當(dāng)物品或任務(wù)發(fā)生變化時(shí)(這在食品中經(jīng)常出現(xiàn)這種情況)，這些傳統(tǒng)機(jī)器需要重新整合和重新編程，這可能需要花費(fèi)數(shù)百小時(shí)和大量資金投入。

這個(gè)問(wèn)題不僅限于食物。隨著消費(fèi)品需求的增加以及先進(jìn)制造業(yè)和電子商務(wù)等行業(yè)的勞動(dòng)力限制，對(duì)機(jī)器人靈巧操作的需求比以往更加強(qiáng)烈。即使是美國(guó)政府在其2016年機(jī)器人技術(shù)報(bào)告中也提到了“靈活抓握機(jī)制，即允許靈活操作日常物品”作為“國(guó)家當(dāng)務(wù)之急”。

當(dāng)今的大多數(shù)機(jī)器人解決方案都基于硬連接和視覺系統(tǒng)，因此難以拾取食物等柔軟和多變的物體，或與人類安全地進(jìn)行交互。傳統(tǒng)的機(jī)器人制造商試圖用剛性連接，傳感器和復(fù)雜的視覺系統(tǒng)來(lái)模仿人類的手。Soft Robotics通過(guò)材料科學(xué)解決了這個(gè)問(wèn)題，而不是通過(guò)更高水平的成本和復(fù)雜性。

Soft Robotics技術(shù)的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自章魚 —— 從傳統(tǒng)的機(jī)器人技術(shù)的范式轉(zhuǎn)變。這導(dǎo)致了一種由聚合物組成的軟體機(jī)器人執(zhí)行器的發(fā)明，這些聚合物不需要傳感器或其他機(jī)電設(shè)備進(jìn)行操作。該系統(tǒng)的計(jì)算能力被內(nèi)置在夾具本身中，這是一種帶有微流體通道材料的專有混合物。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，它模擬章魚的觸角以復(fù)制人手的抓握和握持能力。

如今，只有12%的非汽車行業(yè)由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)楝F(xiàn)有的剛性機(jī)器人無(wú)法解決靈活操縱可變產(chǎn)品和非結(jié)構(gòu)化任務(wù)的問(wèn)題。 通過(guò)利用柔軟和合規(guī)材料的特性，我們能夠構(gòu)建一套全新的適應(yīng)性和靈巧機(jī)械手，為這些勞動(dòng)力匱乏的行業(yè)開辟全新的應(yīng)用。

推動(dòng)食品生產(chǎn)的未來(lái)

21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)面臨著生產(chǎn)更多糧食來(lái)養(yǎng)活日益增長(zhǎng)的人口的挑戰(zhàn)，與此同時(shí)農(nóng)村勞動(dòng)力減少。 據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，上個(gè)世紀(jì)，全球人口翻了兩番。 隨著發(fā)展中國(guó)家收入的增加，這種增長(zhǎng)正在推動(dòng)全球糧食需求，預(yù)計(jì)到2050年將增長(zhǎng)59%至98%。

這將以新的方式塑造農(nóng)業(yè)和食品市場(chǎng)。農(nóng)民需要提高產(chǎn)量，但由于勞動(dòng)力短缺，生產(chǎn)減緩，擴(kuò)張困難。 2002年至2014年間，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力短缺造成的年收入損失達(dá)30億美元。加利福尼亞州生產(chǎn)的三分之一美國(guó)蔬菜和三分之二水果及堅(jiān)果，都受到嚴(yán)重影響。根據(jù)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力調(diào)查和美國(guó)農(nóng)業(yè)普查，該州在2002年至2014年間失去了近40%的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力。解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力方面的挑戰(zhàn)不僅會(huì)為世界提供糧食，而且會(huì)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，并將以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹诮?jīng)濟(jì)。

勞動(dòng)力短缺和食品安全問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)直接影響到全球食品的成本和可獲得性。Soft Robotics的技術(shù)幫助新興行業(yè)將自動(dòng)化帶入其處理和包裝應(yīng)用。地球上的每個(gè)人都參與全球食品供應(yīng)鏈。我們正在努力確保糧食生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)生存能力，以供應(yīng)這一市場(chǎng)。