（來(lái)源：Nature）
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portant;">這是一條正在翻轉(zhuǎn)尾巴的小魚(yú)。
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portant;">這是一根根彎曲的 " 手指 "，就像彈鋼琴一樣。
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portant;">此前軟體機(jī)器人：成本高昂、任務(wù)執(zhí)行不夠完美
portant;">所有機(jī)器人都需要一個(gè)可引起運(yùn)動(dòng)的部件，也叫作執(zhí)行器。剛性機(jī)器人是根據(jù)關(guān)節(jié)以固定方式進(jìn)行移動(dòng)，而軟體機(jī)器人在移動(dòng)方式上，具有更多想象力。
portant;">軟體機(jī)器人，是由可延展材料制成的機(jī)器人。它可進(jìn)入和繞行一般硬體機(jī)器人無(wú)法觸達(dá)的地方。設(shè)計(jì)時(shí)的最大困難在于控制拉伸方式和變形方式，這決定著它的移動(dòng)方式。
portant;">盡管它的應(yīng)用前景不錯(cuò)，但目前許多軟體機(jī)器人的柔軟 " 身體 " 卻不得不被剛性驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)，任務(wù)執(zhí)行的效果往往會(huì)任務(wù)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)以及效果大打折扣 。
portant;">為構(gòu)建更實(shí)用的軟體機(jī)器人，已有科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出軟體驅(qū)動(dòng)器，來(lái)讓機(jī)器人完全實(shí)現(xiàn)軟體化。但此前要想實(shí)現(xiàn)這一目的，通常需要 3D 打印機(jī)、或激光切割機(jī)等昂貴設(shè)備。
portant;">而文章開(kāi)頭動(dòng)圖中的軟體機(jī)器人，搭載了科學(xué)家最新發(fā)明的新技術(shù)—— " 花式氣球 " 泡泡鑄造法，上述難題也借此被攻克。
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portant;">" 花式氣球 " 啟發(fā)一篇 Nature 封面論文
portant;">該研究由普林斯頓大學(xué)化學(xué)與生物工程系的團(tuán)隊(duì)完成，這是一種使用 " 花式氣球 " 法來(lái)制造軟體機(jī)器人的新方法。在充氣時(shí)，氣球能以可預(yù)測(cè)的方式改變自身形狀。
portant;">以可握住水果的軟體手指為例，這是能像肌肉一樣收縮的手指，當(dāng)給它施加空氣時(shí)還可以單獨(dú)彎曲。
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portant;">如果在液體聚合物固化前留有更多的時(shí)間，最終形成的頂部薄膜可以更薄。薄膜越薄，在給它充氣時(shí)就能拉伸得越多，進(jìn)而可形成更大的整體彎曲。
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portant;">并且，執(zhí)行器在充氣時(shí)會(huì)變形。相比之下，其他軟體機(jī)器人系統(tǒng)則通常會(huì)使用磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度或濕度變化來(lái)讓執(zhí)行器產(chǎn)生變形。
portant;">在該工作中，該團(tuán)隊(duì)把大量時(shí)間花在弄清楚機(jī)器人充氣后的行為方式，為的是設(shè)計(jì)出具有特定運(yùn)動(dòng)特征的軟體驅(qū)動(dòng)器，以及能用一種任何人都能學(xué)會(huì)的簡(jiǎn)單方程來(lái)預(yù)測(cè)會(huì)接下來(lái)將會(huì)發(fā)生什么。
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portant;">這些新功能將在軟物質(zhì)通信系統(tǒng)中產(chǎn)生較大反響，可讓下一代機(jī)器人材料更容易移動(dòng)，并可以與環(huán)境交互，同時(shí)又能讓其復(fù)雜性保持在易處理的水平。
portant;">不過(guò)，這種制造方法仍有需要克服的挑戰(zhàn)，例如需要防止設(shè)備充氣過(guò)度時(shí)、以避免發(fā)生爆裂。目前，泡泡鑄造只在幾米高的彈性體填充管中取得了成功，過(guò)度膨脹會(huì)導(dǎo)致它爆裂，一旦失敗結(jié)局將是災(zāi)難性的。
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portant;">整體來(lái)說(shuō)，泡泡鑄造技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)單、靈活的方法，即使用流體力學(xué)的基本規(guī)則，也就是使用流體物理學(xué)來(lái)給軟體機(jī)器人創(chuàng)建執(zhí)行器。
portant;">美國(guó)西北大學(xué)應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)博士生袁航表示，該研究將空氣注入到由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的彈性體，思路非常巧妙。此外，還可穩(wěn)定制備出由氣壓驅(qū)動(dòng)的各種柔性驅(qū)動(dòng)元件。
portant;">美國(guó)波士頓大學(xué)工程學(xué)院博士楊溢分析稱(chēng)，該研究的重點(diǎn)不在于所制作的軟體機(jī)器人本身，而在于制作方法。此方法不僅簡(jiǎn)單，并且可實(shí)現(xiàn)常規(guī)方法很難實(shí)現(xiàn)的效果。傳統(tǒng)制作方法是模具澆筑，而該研究則利用流體力學(xué)的原理，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單且精確的制作方法去制作氣壓驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器構(gòu)件。
portant;">袁航也認(rèn)為，該方法不涉及復(fù)雜的制備過(guò)程，可由特定形狀模具、去大規(guī)模地制備各種柔性驅(qū)動(dòng)元件。此外，這項(xiàng)研究也詳細(xì)闡述了彈性體截面形狀形成的機(jī)理。
portant;">未來(lái)將研發(fā) " 千足蟲(chóng) " 機(jī)器人
portant;">傳統(tǒng)的硬體機(jī)器人雖然有很多用途，但它們由于堅(jiān)硬的外殼，給人的印象總是不太溫和，功能也比較受限。
portant;">比如，著堅(jiān)硬外殼的機(jī)器人無(wú)法做到握住你的手、并帶著你移動(dòng)，而且它們尤其不適合與柔軟的東西互動(dòng)，例如西紅柿等。
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portant;">研究人員希望通過(guò)對(duì)復(fù)雜執(zhí)行器的組裝，并借助該方法的靈活性、魯棒性和預(yù)測(cè)性，可加速軟體機(jī)器人的開(kāi)發(fā)，例如開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)形、曲折或血管結(jié)構(gòu)的各種軟體機(jī)器人，從而實(shí)現(xiàn)新功能。
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portant;">接下來(lái)，研究人員希望利用該方法進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的軟體機(jī)器人，比如可像千足蟲(chóng)那樣、以連續(xù)的波一起移動(dòng)的機(jī)器人，或者以類(lèi)似于人類(lèi)心臟一樣從單一壓力來(lái)源進(jìn)行收縮和放松的機(jī)器人。
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