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        什么是軟體機器人?

        [ 來源:科普中國-科學原理一點通 | 作者:科普中國 | 發布時間:2021-08-30 | 瀏覽:158次 ]

        對于機器人,我們都已不再陌生。不管是成果迭出的機器人比賽,還是形形色色的以機器人為主角的文藝作品,我們對機器人的陌生感逐漸降低。隨著科技的發展,機器人也不斷推陳出新,出現了不少有意思、有創新的種類。

        我國科學家研制出一種身段柔軟靈活的機器人,它的個子雖小,僅有2厘米長、0.3克重,但是其功能卻讓人大開眼界,能在人們的指示下前往既定目標,以小小的身軀承擔重物,翻閱陡坡,無論是在嚴寒還是酷暑中都能正常使用。

        這種迷你的軟體機器人正以其極強的綜合性能受到廣泛關注,人們期盼著未來它可以在廢墟狹縫、生物體內完成各種復雜作業,它的面世也喚起了人們對軟體機器人的好奇,它與傳統的剛性機器人之間有著怎樣的區別呢?

        機器人是指有獨立的自動控制系統、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作業的機器。它們的出現可以代替人們的工作,在惡劣的自然環境或枯燥的重復性勞作中發揮作用。但是,很多時候,傳統的剛性機器人的應用情景有限,因此科學家們將目光轉向軟體動物,從它們的運動特性上攫取靈感,制造出具有更大自由度和變形能力的軟體機器人。制造軟體機器人首先以自然界的軟體動物為原型,模仿自然界中的生物軟體結構設計,章魚、象鼻、尺蠖、水蛭等動物的仿生軟體機器人先后被成功研制出來。其次就是制作材料,軟體機器人由可產生大應變的柔軟彈性材料制成,并依靠自身形狀在空間上的連續變化來實現運動,其驅動方式主要有依靠形狀記憶合金驅動、氣動—液壓驅動、電活性聚合物驅動、電機一鋼絲繩驅動、化學驅動幾種方式。

        作為一種全新的機器人,軟體機器人的優點很明顯,如質量輕、對目標形狀的適應能力強、與環境接觸碰撞力小等優點,它可以變形、擠壓,能夠縮成一個小團再恢復原形,能夠鉆進非常狹小的空間里,還可以在粗糙的表面上前進,能夠繞過不規則的障礙物,能夠沿著繩子爬行等等。種種強大的本領使得軟體機器人在使用過程中具有天然的低風險性,特別適宜在空間無人狀態下使用。在醫療救援方面,軟體機器人的應用前景很廣闊,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于軟體機器人的應用可能,如在太空中的運用,科學家們希望依靠軟體機器人實現針對空間碎片、廢棄衛星等空間目標的捕獲,發揮其在狹窄空間操作的長處,在航天器內部設備維護、空間站艙內操作等任務中解決難題,利用大尺寸軟體機器人實現空間設施的長距離搬運。

        總的來說,軟體機器人是一種科技含量高、前景良好的創新型機器人,它以材料科學、機構學和控制科學為基礎,利用軟體材料的物理特性使機器人進行更簡單的高效運動。近年來,軟體機器人研究與開發作為一個新興的領域,也越來越受到關注,也許未來我們在生活中的方方面面都可以看到軟體機器人的作用。

        本文由北京航空航天大學生物與醫學工程學院劉文勇副教授進行科學性把關。

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        新華網科普事業部

        科普中國-科學原理一點通

        聯合出品


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