软体机器人是一种新型柔韧机器人,作为一项新的交叉研究,它结合了柔性电子、仿生力学、生物学、智能高分子材料、人工智能、3D打印等前沿技术。而很多软体机器人的设计灵感,都来自于仿生学——模仿人类的内部构造或昆虫的外形架构等。

软体机器人因自身材质而拥有一个突出特点,就是在与人近距离接触时不会产生较大的安全威胁,因而在未来的人机交互中被科学家和工程师寄予厚望。

传统机器人:我们的爱与怕

人们渴望家用和救援型机器人能得到更好的普及,但也担心它们会失去控制——万一程序错乱,那画面会不会变成一个机器人将它钢筋铁骨的手臂砍向人类?

早在1940年,阿西莫夫提出了著名的“机器人三大法则”,规定所有机器人程序必须遵守:一、机器人不得伤害人类,或袖手旁观坐视人类受到伤害;二、除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;三、在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己。1985年,三大法则又得到扩充,加入第零号法则:机器人要保护人类整体利益不受伤害,其他三条须以此为前提。

其中的第一法则读起来最简单,我们人类能充分理解,却很难“教”给一个机器人。至少目前,我们无法保证机器人能做到“持刀不伤人”。

而软体机器人的柔软度和可拉伸程度,都跟人体皮肤和肌肉非常接近,当它们为人类贴身提供救援、帮助,甚至人们将软体机器设备穿戴上身时,亲和性更好,也更安全。

“捕蝇草”:智能微机器人的曙光

英国《自然·通讯》杂志22日刊登的一篇论文,介绍了一种模仿捕蝇草的柔软的机器人,其可以很好的感知并抓取物体。这种简单的、能够识别目标的软体机器人,被认为是最适合用来自动处理精巧物体的机器人。

这项成果其实属于材料科学的最新突破。长期以来,机器人工程师们渴望能制造一种人类友好型的、可安全接触的软体机器人,但是这类装置的自动化一直是一项挑战。而解决方法之一,就是采用全新材料——一种能够响应光刺激而改变形状的材料。

科学家之前在这方面的尝试,都需要借助外部照明,但效果并不理想。而芬兰坦佩雷理工大学研究人员阿莱·普莱马基及其同事,此次将光响应液晶高弹体与光学纤维相结合,克服了外部激活需求。根据他们的方法,光纤维照射目标物体,反射的光将诱导液晶高弹体弯曲。响应性材料发生弯曲后,能够抓取任何形状的微型物体,譬如说进入机器人视野的“人造昆虫”。

该软体机器人被设计为能够抓取质量为其自重几百倍的物体,而且在光灭后,物体即被释放。这种可以自我调控的光驱型软体机器人,能够自动识别不同物体,将为智能微机器人奠定基础。

“大蜘蛛”:轻松驾驭复杂地形

名为“大蜘蛛”的软体机器人,由来自加州大学圣地亚哥分校机械工程学家迈克·托雷及其带领的科研团队创造。其最突出的本领是:能轻松驾驭各种复杂地形。

这种软体机器人貌如其名,呈蜘蛛状趴伏在地面上,黑色的四条腿都是通过3D打印技术制成。很特别的是,它行走的方式不是“迈开腿”,而更像是蠕动着前进,类似于海星的前行方式,这使它不但能够通过砂石等粗糙路面,还能从更大物体上方越过。

同“捕蝇草”软体机器人相似,“大蜘蛛”机器人也没有采用硬质的金属素材,只是在柔性腿部中融入了一些刚性的材料,使之能更好地驾驭地形的变换。所以,它在和人进行交互的时候也比较安全。

“大蜘蛛”机器人未来能够用于勘察恶劣环境、地震抢险、道路救援以及寻找失踪人口等,与常规机器人相比,3D打印制造让它成本更低,更便于生产和普及。


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