中科大自主研發(fā)“軟體機器人手臂”,研發(fā)靈感來自“象鼻” 靈活且有力;圖片來源網絡,侵刪
軟體機器人和傳統(tǒng)機器人有何不同?
材料
軟體機器人的材料主要是柔性的材料,而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼,最簡單的方法就是用3D打印的方式來制作。
驅動方式
理論上講,軟體機器人可以移動比自身重量大100倍的物體,所以其運動原理也很特殊,整個機器人并不需要用傳統(tǒng)的馬達等動力裝置驅動,目前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來做動作,第二種就是利用環(huán)境的變化來獲取動力,如溫度、空氣以及光照等方式。
軟體機器人相比剛性機器人有很多優(yōu)勢,它可以更好適應各種環(huán)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(huán)境下都可以完成復雜的任務,例如醫(yī)療、軍事及探測領域。另外,其材料可以用3D打印等方式來生產,成本也比剛性機器人要低得多。還有業(yè)內人士認為,軟體機器人比剛性機器人擁有更強的計算能力,其重要性不亞于液態(tài)金屬機器人。
形態(tài)控制
因為軟體機器人的結構和材料是非線性的,且擁有多自由度,這導致了機器人的動作任務比剛性機器人更加復雜,這對算法的要求非常高。目前,形態(tài)計算是一個研究方向,它能實現多樣的物理模型??梢赃@么理解,形態(tài)計算就是機器人的身體可以實現計算任務,不需要外部算法。
軟體機器人的應用前景
作為一種全新的機器人,軟體機器人的優(yōu)點很明顯,如質量輕、對目標形狀的適應能力強、與環(huán)境接觸碰撞力小等優(yōu)點,它可以變形、擠壓,能夠縮成一個小團再恢復原形,能夠鉆進非常狹小的空間里,還可以在粗糙的表面上前進,能夠繞過不規(guī)則的障礙物,能夠沿著繩子爬行等等。種種強大的本領使得軟體機器人在使用過程中具有天然的低風險性,特別適宜在空間無人狀態(tài)下使用。在醫(yī)療救援方面,軟體機器人的應用前景很廣闊,它們可以在狹小的空間找尋傷者,幫助救援。
目前,人們還在探尋更多關于軟體機器人的應用可能,如在太空中的運用,科學家們希望依靠軟體機器人實現針對空間碎片、廢棄衛(wèi)星等空間目標的捕獲,發(fā)揮其在狹窄空間操作的長處,在航天器內部設備維護、空間站艙內操作等任務中解決難題,利用大尺寸軟體機器人實現空間設施的長距離搬運。
總的來說,軟體機器人是一種科技含量高、前景良好的創(chuàng)新型機器人,它以材料科學、機構學和控制科學為基礎,利用軟體材料的物理特性使機器人進行更簡單的高效運動。近年來,軟體機器人研究與開發(fā)作為一個新興的領域,也越來越受到關注,也許未來我們在生活中的方方面面都可以看到軟體機器人的作用。
總結
根據IFR(國際機器人聯合會)發(fā)布報告顯示:現有工業(yè)行業(yè)只解決了大約3%-4%規(guī)則、剛性物品的自動化搬運問題,剩余約96%柔性、異形、易損產品仍需要人工搬運。源自軟體動物仿生的軟體機器人技術的出現,為上述難題帶來了解決方案。軟體機器人技術可以用更合理成本實現如食品、農產品、異形工件安全無損抓取和搬運,將全球機器人技術應用推向更廣闊場景。
從技術本身來看,軟體機器人的柔性,對傳統(tǒng)剛性機器人技術是一種顛覆和沖擊。傳統(tǒng)剛性夾爪受目標工件形狀、尺寸、柔軟度等因素制約,無法滿足部分企業(yè)自動化升級的需求,市場對軟體機器人的呼聲進一步擴大,軟體機器人細分市場也迎來了新的拐點。