上世紀(jì)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，分工操作越來(lái)越專業(yè)化，日復(fù)一日的相同的勞作，使人們感到乏味。他們開始尋求可自主運(yùn)行的機(jī)器來(lái)替代自己，于是機(jī)器人誕生了。

根據(jù)定義，“機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可利用人工智能技術(shù)原則進(jìn)行行動(dòng)。”從1959年第一臺(tái)機(jī)器人誕生以來(lái)，人們開始癡迷于機(jī)器人的設(shè)計(jì)與幻想，有的從仿生學(xué)角度產(chǎn)生靈感，有的從機(jī)械工程角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

不過(guò)，機(jī)器人的研發(fā)是為了協(xié)助或取代人類進(jìn)行危險(xiǎn)的工作，目前大部分的機(jī)器人都還是硬邦邦的“硬漢”形象。人們也在拓展自己的想象和創(chuàng)造力，去開發(fā)像“大白”一樣軟萌的機(jī)器人。這種利用柔軟材料來(lái)制作的機(jī)器人，被稱為軟體機(jī)器人，在研究領(lǐng)域頗受關(guān)注。

此前，智東西曾對(duì)外骨骼機(jī)器人、雙足機(jī)器人、水下機(jī)器人等垂直機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)行了系列的梳理報(bào)道，這是該系列報(bào)道的第四篇文章。

該“硬”還是“軟”

軟體機(jī)器人是柔性機(jī)器人的一種，它的模型大多來(lái)自于自然界的軟體生物，如機(jī)器蛇、海洋水生動(dòng)物機(jī)器人等。而其最突出的特點(diǎn)在于機(jī)器本體材料的選擇主要是柔性的材料，而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼，這種材料帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是可用最簡(jiǎn)單的方法——3D打印的方式來(lái)制作，非常節(jié)約時(shí)間和成本。

在驅(qū)動(dòng)方式上，傳統(tǒng)的機(jī)械性質(zhì)的機(jī)器人需要馬達(dá)等動(dòng)力裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。新驅(qū)動(dòng)方式的研發(fā)上，目前的研究機(jī)構(gòu)主要有兩個(gè)方向：第一個(gè)方法是模仿人或者動(dòng)物的肌肉的運(yùn)動(dòng)原理，第二種就是利用環(huán)境的變化來(lái)獲取動(dòng)力，比如溫度、空氣以及光照等方式。

在概念層級(jí)上，軟體機(jī)器人對(duì)標(biāo)的是剛性機(jī)器人，而其憑借在機(jī)體上軟的優(yōu)勢(shì)，在場(chǎng)景上也更加靈活。它可以更好適應(yīng)各種環(huán)境，受到外界沖擊后也不會(huì)產(chǎn)生大的傷害，在空間狹小、非結(jié)構(gòu)下的環(huán)境下都可以完成復(fù)雜的任務(wù)，例如醫(yī)療、軍事及探測(cè)領(lǐng)域。

可以說(shuō)，軟體機(jī)器人的研究，將幫助機(jī)器人拓展到更多的場(chǎng)景。

機(jī)器人“軟”度大比拼

目前，絕大部分的軟體機(jī)器人都處于實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)際應(yīng)用上還有待開發(fā)。其中美歐的軟體機(jī)器人研究成果顯著，也出現(xiàn)了許多讓人難忘的軟體機(jī)器人產(chǎn)品。

從2011年開始，研究員們更是在軟體機(jī)器人的研究上樂(lè)此不疲，推出的研究成品也讓人拍手叫絕，毛毛蟲機(jī)器人、蠕蟲機(jī)器人、章魚機(jī)器人等仿生的機(jī)器人，甚至還有微型軟管機(jī)器人，可以說(shuō)只有你想不到的軟體機(jī)器人，沒(méi)有他們研究不出的機(jī)器人。

美國(guó)塔夫茨大學(xué)在軟體機(jī)器人上的研究較早，他們?cè)?007年就開始啟動(dòng)一項(xiàng)計(jì)劃，設(shè)計(jì)一款具有電子原價(jià)和線路的“毛毛蟲”機(jī)器人。毛毛蟲機(jī)器人設(shè)計(jì)的初衷是，使其可替代人通過(guò)危險(xiǎn)的區(qū)域，如核反應(yīng)堆、雷場(chǎng)或是替代人類維修太空飛行器的太陽(yáng)能電池板。2011年，這款機(jī)器人終于面世了，研究員們?yōu)槠涿鸊oQBot，因其在運(yùn)動(dòng)時(shí)可將身體蜷縮成Q形，滾動(dòng)速度達(dá)每秒0.5米。

2011年哈佛大學(xué)，可變形軟體機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)匍匐前進(jìn)

哈佛大學(xué)的此項(xiàng)研究是在美國(guó)國(guó)防部的研究資助項(xiàng)目下進(jìn)行的，有關(guān)進(jìn)展本周一在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》上作了發(fā)表。這個(gè)軟體機(jī)器人體長(zhǎng)約12.7厘米，制造的過(guò)程花費(fèi)了兩個(gè)月。其四肢可以各自獨(dú)立操控，通過(guò)人工或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制將壓縮空氣輸入其肢體內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)驅(qū)動(dòng)。這讓這種新型機(jī)器人具備了無(wú)法比擬的靈活性，可以自由地在地面爬行或者滑行。說(shuō)來(lái)好像很厲害的樣子，其實(shí)原理非常簡(jiǎn)單：管子中供應(yīng)的氣體更換成甲烷和氧氣的混合氣，再利用微型電打火裝置點(diǎn)燃，爆燃的氣體會(huì)是軟體觸手在一瞬間爆炸式膨脹從而完成彈跳過(guò)程。由于制作軟體機(jī)器人的材料足夠柔軟富有彈性，爆炸并不會(huì)摧毀它的觸手。

2014年，這一機(jī)器人得到了升級(jí)，成為世界上第一個(gè)無(wú)繩軟體機(jī)器人，可在雪地、水中、火焰上行走，研究人員希望它有一天可以作為災(zāi)后的搜救工具。比如把機(jī)器人運(yùn)行需要的微型壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)、電池等所有設(shè)備讓機(jī)器人攜帶在自己背上。

MIT網(wǎng)眼蠕蟲機(jī)器人，看起來(lái)像蚯蚓，具有無(wú)線功能，由鎳和鈦制成的金屬線制造“人造肌肉”。該機(jī)器人由麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和韓國(guó)首爾大學(xué)共同研究設(shè)計(jì)。通過(guò)收縮身體體節(jié)，在各種表面上爬行，看起來(lái)更像一條蚯蚓。這種幾乎全用軟材料制造的機(jī)器人有很強(qiáng)的彈力。即使被踩到或用鐵錘重?fù)簦膊粫?huì)受傷，仍會(huì)繼續(xù)向前緩慢移動(dòng)。

2014年美國(guó)發(fā)明了一款軟體機(jī)器魚，不僅防水，而且還能模擬快速游動(dòng)的魚類。它由硅橡膠制成，能夠瞬間改變移動(dòng)方向，這是首個(gè)能夠快速移動(dòng)身體的獨(dú)立自控軟體機(jī)器人。機(jī)器魚通過(guò)釋放腹小罐的二氧化碳提供動(dòng)力，將通過(guò)波狀通道使機(jī)器魚尾發(fā)生彎曲，在二氧化碳罐耗盡之前機(jī)器魚能夠?qū)崿F(xiàn)30次游動(dòng)。

市場(chǎng)非剛需，商業(yè)化遇難題

目前，大部分軟體機(jī)器人都還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，技術(shù)落地存在一定難度。目前機(jī)器人商業(yè)化主要在工業(yè)領(lǐng)域，而這一領(lǐng)域一般都采用力量較大的剛性機(jī)器人，一方面，剛性機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)積累時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)較成熟，可實(shí)現(xiàn)快速部署。

同時(shí)，剛性機(jī)器人生產(chǎn)的廠商也更多，售后服務(wù)體系相對(duì)完善。另一方面，軟體機(jī)器人本身在材料和驅(qū)動(dòng)方式上都有創(chuàng)新，有部分機(jī)器人采用的都是新型材料，而想要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，首先就要使其材料得到量產(chǎn)，而這些都需要機(jī)器人廠商自己去搭建。而且，現(xiàn)在絕大部分的軟體機(jī)器人都是在商業(yè)領(lǐng)域，企業(yè)或是市場(chǎng)想要引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，還將面臨著專利授權(quán)等一些列問(wèn)題，不如原有方案來(lái)的簡(jiǎn)便。

那么，軟體機(jī)器人的市場(chǎng)到底在哪呢？從優(yōu)勢(shì)上看，軟體機(jī)器人更加的靈活，可通過(guò)細(xì)小的縫隙等。因此，軟體機(jī)器人在國(guó)防方面將有重要作用，替代人類深入到核反應(yīng)堆等一些列危險(xiǎn)區(qū)域。另外一個(gè)軟體機(jī)器人潛力較大的市場(chǎng)就是醫(yī)療行業(yè)，軟體機(jī)器人可憑借其小巧和靈活的特點(diǎn)，幫助人類進(jìn)行精密的血管、神經(jīng)組織的手術(shù)，減少原來(lái)剛性機(jī)器人對(duì)人體的損傷。

在軟體機(jī)器人市場(chǎng)化的進(jìn)程中，最突出的問(wèn)題就是非剛需，而在人們體驗(yàn)越來(lái)越追求精致化、精細(xì)化的今天，軟體機(jī)器人在優(yōu)化行業(yè)格局上是有這重要作用的。

結(jié)語(yǔ)：工業(yè)、醫(yī)療是未來(lái)方向

總體上看，軟體機(jī)器人是一個(gè)非常有前景的研究領(lǐng)域，而其研究據(jù)智東西的觀察也是從2000年之后才開始的。當(dāng)前，這一研究正在學(xué)術(shù)界如火如荼的進(jìn)行著，這些科學(xué)家們?cè)噲D要?jiǎng)?chuàng)造出一種不同于傳統(tǒng)機(jī)器人的新型機(jī)器人整體。

不過(guò)，從學(xué)術(shù)界引申到商業(yè)，軟體機(jī)器人確有其用武之地，一方面，剛性材料的機(jī)器人更鋒利、更硬，一旦人類誤用或誤撞了機(jī)器，將給人類帶來(lái)肉體上的傷害，而軟體機(jī)器人則相對(duì)會(huì)給人類緩沖時(shí)間，不至于使人類受到大的傷害。這種將傳統(tǒng)機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化的方式，屬于用軟體機(jī)器人錦上添花。而獨(dú)具微小、不易察覺(jué)的場(chǎng)景，軟體機(jī)器人將有廣闊的發(fā)展空間。