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　　“長長的的，很貼心”，軟體機器人介紹呵呵

　　國際金屬加工網(wǎng)

　　先進制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業(yè)眾所周知研討會

　　試想呵呵，如果讓“長長的的機器人”為病人做術(shù)后是一類怎樣的感受呢？如今，在超神經(jīng)外科術(shù)后應用領(lǐng)域領(lǐng)域，軟體機器人（又稱纖細機器人）已經(jīng)開始發(fā)揮自己的作用了。

　　現(xiàn)階段，美國耶魯大學大學和波士頓兒童醫(yī)院的科學研究人員合作開發(fā)出一類軟體機械裝置，可在不與血液接觸的情況下幫助心臟跳動泵血。這種可定制的柔性設(shè)備，或催生新的心力衰竭治療方案，對心律不整患者來說是一個福音。

軟體機器人的實用化無疑發(fā)生改變著人們對機器人的現(xiàn)代認知，從一如鋼鐵模樣的“壯漢”到纖細如初的“萌妹子”，軟體機器人讓機器人市場更加豐富多元。

　　“硬”還是“軟”，這是一個問題

　　工業(yè)流水線上的機器人、掃地機器人、烹飪機器人，這些機器人在人們的第一印象中，都是機械化、缺少人體肢體姿勢的靈活性等基本第一印象，他們太“硬”了，這也是為了適應另一方面的驅(qū)動力系統(tǒng)方式。現(xiàn)階段，主流機器人都是機械驅(qū)動力系統(tǒng)的，以電動車機為動力系統(tǒng)源，透過電動車機的轉(zhuǎn)動，把能量輸送給曲軸和連桿式，然后曲軸和連桿式帶動機器人體育運動。

用電動車機、曲軸和連桿式驅(qū)動力系統(tǒng)機器人，其首先須要忍受得住各種驅(qū)動力系統(tǒng)連桿式帶來的外力，因此他們須要十分嚴懷軍的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。如果利用連桿式驅(qū)動力系統(tǒng)的機器人是軟體的，曲軸一轉(zhuǎn)， 連桿式一搖，它立即就會被絞形變。對軟體機器人來說，其一般無法忍受連桿式傳輸?shù)臋C械動力系統(tǒng)，因此含有電動車機、曲軸、連桿式的機器人，大都是些鋼鐵機械構(gòu)件。

　　因此，機械驅(qū)動力系統(tǒng)機器人更多完成較為機械簡單的各項任務，無法完成精細各項任務。比如連桿式驅(qū)動力系統(tǒng)的機器人能滾玻璃杯，卻難緊握玻璃杯，讓它緊握一枚秤桿就更難了。

　　“夾”與“握”有著如上所述的區(qū)別，“夾“是低級的機械姿勢，“握”是具有人手功能的精細姿勢，從夾到握其實是一般機器人到軟體機器人的技術(shù)跨越。

　　軟體機器人模仿于自然界的許多軟體鳥類，由能忍受大應變的纖細材料制成，且具有多自由度和連續(xù)變換的潛能，可在大范圍內(nèi)任意發(fā)生改變自己身形和體積。因為主動形變與被動形變潛能的結(jié)合，機器人能擠過比另一方面常態(tài)體積小的縫隙，進入現(xiàn)代機器人無法進入的內(nèi)部空間。

　　軟／硬機器人比較

　　“九階”如何敵手

軟體機器人發(fā)展至今，主要的結(jié)構(gòu)類型能分為三類：岸區(qū)骨頭型、關(guān)節(jié)型岸區(qū)骨頭型以及其他結(jié)構(gòu)。

　　大部分軟體鳥類（如蠕蟲、孔麗）沒有剛性骨頭，而是由表皮、關(guān)節(jié)、體液、神經(jīng)系統(tǒng)組成。其眾所周知結(jié)構(gòu)是關(guān)節(jié)構(gòu)成封閉腔，外部充滿體液，形成岸區(qū)骨頭結(jié)構(gòu)，眾所周知的是仿毛蟲軟體機器人和Blob bot。

　　仿毛蟲軟體機器人及Blob bot

　　眾所周知的關(guān)節(jié)性岸區(qū)骨頭結(jié)構(gòu)由相互對抗的橫肌和縱肌組成，當橫肌膨脹TNUMBERNL體向縱向延展；當縱肌膨脹時，身體向橫向延展，體積始終保持不變。鳥類的舌頭、大象鼻子、蝎子觸手都是關(guān)節(jié)性岸區(qū)骨頭結(jié)構(gòu)。而其他結(jié)構(gòu)主要為氣動體育運動鏈和蠕動跳躍機器人。

在具體應用領(lǐng)域?qū)用妫梢敶髮W大學研制的名為“Octobot”的軟體機器人，自帶體育運動燃料，可透過調(diào)控外部氣體同時實現(xiàn)Montbron，既不須要連接計算機獲取指令，也不包含任何電子組件，因此具有著纖細的身體。

　　世潛山個Montbron的軟體機器人：Octobot

　　與一般機器人相比，軟體機器人可透過外部化學物質(zhì)同時實現(xiàn)顏色可變發(fā)光，并可透過充氣增壓和通道膨脹同時實現(xiàn)快速終端。當前的科學研究情況表明，軟體機器人可在 30 秒內(nèi)迅速變身，一旦完成顏色轉(zhuǎn)換， 顏色層就不再須要動力系統(tǒng)來維持色彩，終端到某一位置后常常與背景無法區(qū)分，形成真正的“九階”。同時，一些軟體機器人在設(shè)計之初就巧妙參照了仿生模型外觀，利用3D打印工藝制造能夠“仿造“，肉眼無法分辨。

　　醫(yī)療國防應用領(lǐng)域領(lǐng)域稱軟體機器人“突破點”

從現(xiàn)階段來看，軟體機器人的落地商業(yè)情景主要是醫(yī)療和軍用情景。智能相對論分析師柯鳴認為，現(xiàn)階段軟體機器人的發(fā)展前景是相當可期的，學術(shù)界也正在如火如荼的進行著此類科學研究，科學家們試圖創(chuàng)造一類不同于現(xiàn)代機器人的新型機器人整體。

　　從國防應用領(lǐng)域情景來看，軟體機器人確實大有發(fā)展內(nèi)部空間。“敵手”的另一方面體質(zhì)能讓機器人在收到外界沖擊和破壞時不易受損，這極大的增強了軟體機器人的存活潛能。此外，由于不具備電子組件，軟體機器人在電磁偵察系統(tǒng)下容易躲避各類設(shè)備的追蹤。未來，加裝了某一武器的軟體機器人，能更便利地承擔各類偵查各項任務，甚至能在某一條件下給敵人以致命一擊。

在醫(yī)療應用領(lǐng)域領(lǐng)域，“人小鬼大”的軟機器人還能成為醫(yī)生的優(yōu)秀醫(yī)療助手。軟體自己人的硬度與纖細度與人類皮膚和關(guān)節(jié)較為接近，因此可穿戴性和皮膚親和性較好。因此，作為假肢、人造外骨頭等可穿戴設(shè)備或用于模擬關(guān)節(jié)體育運動，軟機器人似乎成了一個最為優(yōu)秀的人選。

　　在神經(jīng)外科術(shù)后（MIS）應用領(lǐng)域領(lǐng)域，軟體機器人更是有著極大的“用武之地”。軟體機器人的應用領(lǐng)域，能突破現(xiàn)代神經(jīng)外科外科術(shù)后方法的局限，比如，自由度低的術(shù)后設(shè)備對術(shù)后造成的局限。倫敦大學研制出剛度可控的蝎子狀外科術(shù)后機器人手臂，其應用領(lǐng)域仿生原理，根據(jù)手臂機械性能的須要透過控制機械手臂的剛 度更好地配合術(shù)后進行，纖細的材質(zhì)將術(shù)后的傷害降到最低。

　　剛度可控的蝎子狀神經(jīng)外科外科術(shù)后機器人手臂

　　進入市場，軟體機器人的壁壘在哪里？

誠然，軟體機器人作為新事物，其發(fā)展后勁十足，但是智能相對論分析師柯鳴認為，綜合其市場化過程來看，其依然有著另一方面的壁壘。

　　首先，理論上，軟體機器人能同時實現(xiàn)無限自由度的體育運動，然而在實際操作過程中，這種相對現(xiàn)代機器人的優(yōu)勢受限于驅(qū)動力系統(tǒng)方式和制動器數(shù)量，想要精確控制機器人的體育運動，這須要大量的傳感器的信息和數(shù)據(jù)反饋，這在實際應用領(lǐng)域過程中無法保證其實時性。

　　其次，軟體機器人醫(yī)療、國防、養(yǎng)老以及勘測應用領(lǐng)域領(lǐng)域都有著重要作用和良好發(fā)展前景，但是其高昂的應用領(lǐng)域成本和生產(chǎn)成本極大限制了此類新技術(shù)的普及。為了同時實現(xiàn)商業(yè)上的可行性和實際生產(chǎn)生活中的應用領(lǐng)域，軟體機器人在其技術(shù)普及性和技術(shù)價格方面做出努力。

最后，可自帶燃料體育運動的軟體機器人“八爪怪”，主要依靠體內(nèi)攜帶的雙氧水燃料進行供能，而一次攜帶的能量只能勉強支撐 4～8 分鐘的體育運動。同時，現(xiàn)有的軟體機器人自主轉(zhuǎn)向潛能幾乎為零，急需加裝額外傳感器同時實現(xiàn)對障礙物的自動規(guī)避，這又涉及整個軟體機器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

　　當然，從現(xiàn)階段來看，軟體機器人的設(shè)計方法還不成熟，如何平衡靈活性、承載潛能和可靠性等指標還存在困難。為進行優(yōu)化設(shè)計，須要建立精確的物理模型，而建立此模型又是一個具有挑戰(zhàn)性工作。

　　總之，軟體機器人在我國制造業(yè)水平不斷提升的當下，其也正準備迎來快速增長期，其也極有可能成為中國下一個經(jīng)濟增長點，隨著軟體機器人在商業(yè)及各行業(yè)的落地，中國的軟機器人行業(yè)將大有可為。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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