芯耀
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近期，斯坦福大學的研究人員不走尋常路，利用類似 T 恤的面料做成充氣管，從而創(chuàng)造了無需系繩的新型人類大小的軟體機器人。該論文于 3 月 18 日發(fā)表在《科學機器人》（Science Robotics）上，這種機器人既像“大白”一樣柔軟安全，又像“變形金剛”一樣能變形，能移動。
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博采眾長
該軟體機器人由充氣管和充氣管之間的機械結構構成。在一個平面上，三個機械結構把充氣管捏成一個三角形（如上圖）。一個機械發(fā)動機負責把充氣管的兩端連在一起；另外兩個機器能在充氣管上移動（如下圖），從而驅使整個機器人移動。然后，由多個三角形結構結合在一起，可以形成多種不同形狀的 3D 架構的機器人。研究人員稱它為“等周機器人”，因為盡管形狀變化很大，但邊緣的總長度以及內部的空氣量始終保持不變。
“等周機器人”還結合了三種機器人類型的優(yōu)點：軟機器人的重量輕、順應性好；桁架機器人的能變換形狀，以搬運物體、操作工具和群體機器人的善于合作解決特定任務。
此外，它在材質和驅動方式上都實現(xiàn)了創(chuàng)新。
驅動上，“等周機器人”通過各機械發(fā)動機調節(jié)充氣管中的空氣，來實現(xiàn)移動，并不依靠電力。
加州大學圣巴巴拉分校機械工程助理教授、該論文的聯(lián)合高級作者 Elliot Hawkes 稱：“我們發(fā)現(xiàn)要讓一個大型、柔軟的氣動機器人動起來，并不非得把空氣抽進抽出，通過小小的發(fā)動機來移動充氣管中已有的空氣的方式不僅更有效，還能讓機器人移動得更快?！?/p>
材質上，它采用了類似 T 恤的面料，不同的是這種充氣管用的面料是不透氣的。這種材料的好處是即使沒充氣，它本身也具有彈性。而充氣后，又可以讓其僵硬。這讓該機器人既柔軟又堅硬，主要根據(jù)場景的變換來定。
除此之外，該機器人打破了軟體機器人的局限，是一款無需系繩的軟體機器人。斯坦福大學機械工程專業(yè)的研究生 Nathan Usevitch 表示，大多數(shù)軟體機器人一個最大的局限性在于，必須將它們固定在笨重的空氣壓縮機上，或插在墻上，或說需要系繩，從而限制了軟體機器人的移動。
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機械工程教授、也是論文合著者 Allison Okamura 認為這項研究的亮點在于提供了設計和制造機器人的新方式，可以鼓勵和啟發(fā)機器人領域的創(chuàng)新。
未來在太空應用前景廣闊
軟機器人領域的研究還處于初期，對其應用還在不斷探索中。
從研究員們測試等周機器人的航拍視頻中可以看到它能夠把籃球夾緊，并轉移到其他地方。
同時，它也猶如“變形金剛”，可變換形狀，以適應不同場景需要。研究員表示，這讓該機器人能到達洞穴等危險區(qū)域，拯救處于困境的人。
此外，該機器人還能收縮到 0.9 米，便于攜帶。研究人員認為其能夠在太空中發(fā)揮大用，其中就包括火星。它可以被裝在一個小包裹里運輸，在太空著陸后充氣，然后利用其變型能力穿過復雜的環(huán)境，擠過狹窄的空間，跨越障礙，執(zhí)行任務。
其中一位研究員認為，軟機器人能做之事或許將超出我們的預期。
剛體機器人即傳統(tǒng)機器人，通常由馬達驅動，慣性非常大，接觸到外界就會發(fā)生強烈的沖擊，有一定安全隱患，而且剛體和軟體的環(huán)境互動也不容易控制。因此能夠適應各種非結構化環(huán)境，并與人類交互更安全的軟體機器人的研究更受歡迎。斯坦福研究員本次創(chuàng)造的機器人結合了軟體機器人軟（充氣管）和傳統(tǒng)機器人的硬（管上的小機器），為軟體機器人提供了創(chuàng)新思路，但其實際應用還需進一步驗證。
目前，研究人員在嘗試多種不同形狀的軟體機器人，測試其功用，并考慮將這類機器人放置水中，測試其是否能“游泳”。不同形狀特點的機器人或能在不同領域發(fā)揮各自優(yōu)勢，尤其在國防、消防、急救等特殊場景。
值得一提的是中國科學家在去年 8 月研發(fā)出首個全新無需系繩的水母機器人！雖然水母可能不是海洋中游得最快的動物，但它們能以“節(jié)能”的方式游泳 。中國科學家參考這種游泳方式創(chuàng)造了該水母機器人，有朝一日將可以自主探索海洋深處。
隨著機器人用途的日趨廣泛，目前軟體機器人不僅應用在災難救援、海底探索、太空任務等極端場景，更已深入醫(yī)療、人機交互等傳統(tǒng)場景中，協(xié)助人一起完成各項任務。然而，機器人的研發(fā)仍然處于前沿探索階段，離實際落地還有很長的路要走，這段路離不開科學家的不斷研究和探索，讓我們拭目以待。
信息參考：
https://www.therobotreport.com/stanford-developing-tether-less-soft-robot-changes-shape/
圖片來源自網(wǎng)絡
