我國(guó)科學(xué)家研制出一種身段柔軟靈活的機(jī)器人，它的個(gè)子雖小，僅有2厘米長(zhǎng)、0.3克重，但是其功能卻讓人大開(kāi)眼界，能在人們的指示下前往既定目標(biāo)，以小小的身軀承擔(dān)重物，翻閱陡坡，無(wú)論是在嚴(yán)寒還是酷暑中都能正常使用。
這種迷你的軟體機(jī)器人正以其極強(qiáng)的綜合性能受到廣泛關(guān)注，人們期盼著未來(lái)它可以在廢墟狹縫、生物體內(nèi)完成各種復(fù)雜作業(yè)，它的面世也喚起了人們對(duì)軟體機(jī)器人的好奇，它與傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人之間有著怎樣的區(qū)別呢？
機(jī)器人是指有獨(dú)立的自動(dòng)控制系統(tǒng)、可以改變工作程序和編程、模仿人體某些器官的功能，并能完成某些操作或移動(dòng)作業(yè)的機(jī)器。它們的出現(xiàn)可以代替人們的工作，在惡劣的自然環(huán)境或枯燥的重復(fù)性勞作中發(fā)揮作用。但是，很多時(shí)候，傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人的應(yīng)用情景有限，因此科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向軟體動(dòng)物，從它們的運(yùn)動(dòng)特性上攫取靈感，制造出具有更大自由度和變形能力的軟體機(jī)器人。制造軟體機(jī)器人首先以自然界的軟體動(dòng)物為原型，模仿自然界中的生物軟體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，章魚、象鼻、尺蠖、水蛭等動(dòng)物的仿生軟體機(jī)器人先后被成功研制出來(lái)。其次就是制作材料，軟體機(jī)器人由可產(chǎn)生大應(yīng)變的柔軟彈性材料制成，并依靠自身形狀在空間上的連續(xù)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)方式主要有依靠形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)—液壓驅(qū)動(dòng)、電活性聚合物驅(qū)動(dòng)、電機(jī)一鋼絲繩驅(qū)動(dòng)、化學(xué)驅(qū)動(dòng)幾種方式。
作為一種全新的機(jī)器人，軟體機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)很明顯，如質(zhì)量輕、對(duì)目標(biāo)形狀的適應(yīng)能力強(qiáng)、與環(huán)境接觸碰撞力小等優(yōu)點(diǎn)，它可以變形、擠壓，能夠縮成一個(gè)小團(tuán)再恢復(fù)原形，能夠鉆進(jìn)非常狹小的空間里，還可以在粗糙的表面上前進(jìn)，能夠繞過(guò)不規(guī)則的障礙物，能夠沿著繩子爬行等等。種種強(qiáng)大的本領(lǐng)使得軟體機(jī)器人在使用過(guò)程中具有天然的低風(fēng)險(xiǎn)性，特別適宜在空間無(wú)人狀態(tài)下使用。在醫(yī)療救援方面，軟體機(jī)器人的應(yīng)用前景很廣闊，它們可以在狹小的空間找尋傷者，幫助救援。
目前，人們還在探尋更多關(guān)于軟體機(jī)器人的應(yīng)用可能，如在太空中的運(yùn)用，科學(xué)家們希望依靠軟體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)針對(duì)空間碎片、廢棄衛(wèi)星等空間目標(biāo)的捕獲，發(fā)揮其在狹窄空間操作的長(zhǎng)處，在航天器內(nèi)部設(shè)備維護(hù)、空間站艙內(nèi)操作等任務(wù)中解決難題，利用大尺寸軟體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)空間設(shè)施的長(zhǎng)距離搬運(yùn)。
總的來(lái)說(shuō)，軟體機(jī)器人是一種科技含量高、前景良好的創(chuàng)新型機(jī)器人，它以材料科學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)和控制科學(xué)為基礎(chǔ)，利用軟體材料的物理特性使機(jī)器人進(jìn)行更簡(jiǎn)單的高效運(yùn)動(dòng)。近年來(lái)，軟體機(jī)器人研究與開(kāi)發(fā)作為一個(gè)新興的領(lǐng)域，也越來(lái)越受到關(guān)注，也許未來(lái)我們?cè)谏钪械姆椒矫婷娑伎梢钥吹杰涹w機(jī)器人的作用。
本文由北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院劉文勇副教授進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。
