机器人太“硬”了?看软体机器人如何以柔克刚

国际金属加工网 2018年10月30日

如今,机器人所取放的物品已经不再是一味的硬物,作业对象的逐渐“柔弱”,让机器人的“柔软”要求越来越高。为满足柔性化的作业需求,软体机器人开始出现在我们视野之中。

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从上个世纪开始,随着工业化进程的不断加快,分工操作进入到专业化的模式之中,人们在日复一日的流水线劳作中,渐渐失去了对工作的热情,为工业生产所牢牢束缚。于是,人们开始寻求更加自动化、自主化的机器代替自己作业,机器人随之而生。

之后,在广泛的换人行动中,机器人取得了规模化的发展,并凭借着人们的想象力和创造力,获得了智能化、多样化的升级。但一直以来,机器人始终以硬邦邦的“硬汉”形象出现在我们的视野之中,随着生产需求、生产环节的不断提升与拓展,人们期望看到机器人“柔软”的一面。

以柔克刚,软体机器人成趋势

对于机器人来说,“硬”还是“软”的选择是近年来才出现的一个问题。随着机器人在工业领域大放异彩,其应用领域不断扩展,应用环节不断增多,应用场景不断深化,原有的硬性作业已经无法满足柔性化需求,不管是出于人机协作的安全性考虑,还是新兴领域的适应性考虑,都需要机器人软硬兼备。

于是乎从2011年开始,痴迷于机器人设计与幻想之中的人类,开始了对机器人“柔软化”的研发改造,凭借从仿生学角度获得的灵感,以及机械工程角度获得的设计,以及3D打印、智能材料提供的助力,最终研发出了软体机器人。

据了解,软体机器人是柔性机器人的一种,其最突出的特点是其本体材料为柔性材料,而不是传统的刚性外壳。这一特点让软体机器人能够更加的适应各种环境,即使受到外界冲击也不会产生大的伤害,同时能够在空间狭小、非结构下的环境下完成复杂的任务。

因此,可以说软体机器人的研究,是对刚性机器人的一种补充,是对现实生产需求的一种满足,是机器人应用场景拓展和深化的前提保障,是机器人产业未来发展的重要趋势之一。

用途明显,两大领域为发力点

目前,在3D打印、智能材料等的快速发展下,软体机器人的研发工作也有了显著的成果,美国以哈佛为首的多所高校就曾推出系列仿生软体机器人。与普通机器人相比,它们似乎具备“七十二变”的能力,能够满足不同领域的应用需求。

不过,根据已有的软体机器人的应用偏向来看,军事和医疗还是主要的两大发力领域。从军事应用场景来看,软体机器人“以柔克刚”的体质让其具备良好的抗打击能力,能够增强军事应用的存活性。此外,由于不具备电子元件和金属刚性材料,软体机器人能够在躲避各类电磁设备的侦察追踪,应用于侦察或突袭方面具有显著优势。

而从医疗领域来看,软体机器人由于硬度和柔软度与人类皮肤、肌肉等较为接近,可穿戴性和皮肤亲和性都远高于普通机器人,因此可以作为假肢、人造外骨骼等医疗材料使用,或者用作医疗模拟工具,来了解肌肉运动。

此外,软体机器人在医疗领域的最大应用当属微创手术。不管是作为手术操刀手,以柔性精准控制消除传统手术的不稳定性,还是作为手术辅助工具,直接进入人体内协助医生手术实施,软体机器人都能成为微创手术领域的“秘密武器”。

商业落地,未来市场壁垒何在

诚然,软体机器人作为新兴事物,研发热度在不断攀升,未来发展后劲十足,但综合其市场化的应用来看,当前仍有不少发展的壁垒横亘在前。

首先,虽然软体机器人能够实现自由无限制的运动,但这需要大量传感器的帮助,还需要特殊的驱动方式来助力,且不说当前传感器和驱动技术的发展能否满足,单从传感器和制动器所需数量来看,也会影响软体机器人实际操作中的实时性和反应时间。

其次,软体机器人在医疗、军事两大发力点的带动下,虽然具备良好的发展前景和应用价值,但新型材料成本和生产成本的高昂,都加大了应用普及的难度。如果软体机器人要想实现商业上的可行性应用,就需要在技术普及型和产品价格方面做出努力。

最后,在软体机器人的技术方面,目前其始终不具备转向能力,控制系统优化设计还不够完美;在软体机器人的续航方面,软体机器人自带燃料不会很多,能够维持的运动时间通常不足;在软体机器人的平衡性、承载能力和可靠性等方面,也还存在诸多问题亟待解决。

总而言之,软体机器人当前谈论规模化发展还为时尚早,解除自身壁垒,找寻商业化落地途径才是首要任务。在我国制造业水平不断提升的当下,软体机器人只要循序渐进、稳步突破,未来一定能够成为机器人产业发展的又一增长点。


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