軟體機器人嶄露頭角

忠 東/編 譯

軟體機器人嶄露頭角

忠 東/編 譯

華沙微型機器人依靠可見光運動

最近,波蘭研究人員成功研制出一款軟體微型機器人。它由液晶彈性體制成，暴露在可見光下時就會變成履帶一樣，通過收縮推動身體進行移動。研究人員只要控制光源，就能夠使其進行不同的操作，如模仿尺蠖或小毛蟲沿著平坦的表面爬行、爬上適中的斜坡、鉆進狹小空間或者通過小孔等。最不可思議的是，它能移動比自身個頭大 10 倍的物體。如果設法在這款機器人身上安裝攝像頭或者麥克風，它還可用于軍事偵察或從事間諜活動。

這款機器人的動力靠液晶彈性體提供，液晶材料在不同相態(tài)間的可逆轉換，能夠為材料帶來特殊的力學性能。這款機器人之所以能實現(xiàn)軟體變形，在于一道光敏彈性體條紋起了作用。條紋在吸收激光束遞送的光能量的同時，有圖案的分子排列把能量轉換成結構的變化。調制激光束和有圖案的彈性體條紋之間的互動可以被操縱，以觸發(fā)不同的步態(tài)。

最近幾年，科學家一直在嘗試設計軟體機器人。他們遇到的最大難題是縮減機器人的體積，尤其是對負責軟體機器人運動控制的部分。軟體機器人的模型大多來自于像魷魚、海星和蠕蟲等自然界的軟體生物，用3D打印這種最簡單的方法來制作。與剛性機器人不同，它們用的主要是柔性的材料，而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼，制造起來并不昂貴。

從理論上講，軟體機器人可以移動比自身質量大100倍的物體。它的運動原理和驅動方式也很特殊，不像現(xiàn)有的大多數(shù)機器人需要使用復雜的電動或氣壓傳動裝置驅動，而是模仿人或者動物的肌肉來做動作，或者利用溫度、空氣或者光照等方式，使得液晶彈性體發(fā)生結構變化，進行相對簡單的運動。

軟體微型機器人可擺放在手指上

類章魚全自動軟體機器人

哈佛類章魚機器人通過液體化學反應活動

美國哈佛大學的一個研究團隊最近開發(fā)出一款全自動軟體機器人。它全部使用柔性材料硅橡膠，只有一個手掌那么大，模樣和行動方式酷似章魚，因此名叫Octobot(類章魚，源于章魚“octopus”)。這款機器人可以用3D打印機制作。因為造價低，一個還不到3美元，所以研究人員一次性地生產(chǎn)了300臺。

類章魚軟體機器人和我們想象的完全不一樣，柔軟像橡皮泥。這點很重要，因為如果堅硬的機器和柔軟的人體相撞，將會產(chǎn)生嚴重后果。它們通過液體化學反應產(chǎn)生的氣體壓強變化實現(xiàn)自主運動，不需要機械或電力，因此身上沒有電線，也不需要用電池。“手臂”能夠隨著液體的流動而移動，做出一系列動作。這款機器人非常靈活，適應性很強，可以輕而易舉地穿過縫隙和狹小的空間，適用于救援工作。

5年前，同樣也是這個研究團隊發(fā)明了一款半柔性機器人，用常規(guī)的泵閥系統(tǒng)和電纜連接器來驅動和連接。

雖然到目前為止該軟體機器人還很不完善，暫時只會在原地搖動幾下，連一張桌子也爬不上去，但是仍被其他機器人專家看好。

作為一種新型柔性機器人，軟體機器人能夠彎曲、扭轉和抓起比自身重的物體。特別是在低強度擠壓時，它表現(xiàn)出剛性機器人一般難以達到的靈活能力。它具有很多優(yōu)勢。例如，能夠更好地適應各種環(huán)境，受到外界沖擊后也不會產(chǎn)生大的傷害，計算能力勝過剛性機器人，可以用成本低得

多的3D打印等方式來生產(chǎn)。特別值得一提的是，它能夠憑借柔韌性，從事一些剛性機器人不能做的事情，在空間狹小、異常的環(huán)境里完成較為困難甚至危險性很大的復雜任務。在地震或洪澇災害發(fā)生時，它能鉆進人或其他機器人根本無法抵達的狹小空間，匍匐前行參與救援行動。如果房屋倒塌，機器人出現(xiàn)意外也不必太在意，因為它的成本不是很高。

模樣和行動方式酷似章魚