四两拨千斤,软体机器人和刚性机器人有什么区别?

2016-08-21 10:30:21     作者:程弢      来源:雷锋网

理论上讲,软体机器人可以移动比自身重量大100倍的物体!

软体机器人在机器人领域并不是一个很主流的概念,但现在越来越堵的研究机构在研究这种新型机器人,电影大白的形象就是软体机器人最典型的代表。

日前,来自波兰华沙大学物理学院的研究人员就成功研发了一个15 mm 软体机器人。

这是一款由液晶弹性体(LCEs)制成的软体机器人,LCEs暴露在可见光下时会发生形状的改变。如果感受到外界的光源,机器人的形状就会发生改变,变成履带一样,有了光的照射其身体也会相应的收缩进而推动身体进行移动。

据了解,通过对光源的控制,该软体机器人能完成各种特殊的任务,例如爬陡坡、钻进极其狭小的空间,最不可思议的是,虽然体型不大,但它能四两拨千斤移动比它个头大 10 倍的物体,如果在这种机器人身上安装一个摄像机或者麦克风,甚至还可以应用于间谍活动。

软体机器人和传统机器人有何不同?

通俗点讲,软体机器人就是一种柔性机器人,它的模型大多来自于自然界的软体生物,如机器蛇、海洋水生动物机器人等。

材料

软体机器人的材料主要是柔性的材料,而不是传统的刚性连接器和外壳,最简单的方法就是用3D打印的方式来制作。

驱动方式

理论上讲可以移动比自身重量大100倍的物体,所以其运动原理也很特殊,整个机器人并不需要用传统的马达等动力装置驱动,目前研究机构主要有两个方向:第一个方法是模仿人或者动物的肌肉来做动作,第二种就是利用环境的变化来获取动力,如温度、空气以及光照等方式。

软体机器人相比刚性机器人有很多优势,它可以更好适应各种环境,受到外界冲击后也不会产生大的伤害,在空间狭小、非结构下的环境下都可以完成复杂的任务,例如医疗、军事及探测领域。另外,其材料可以用3D打印等方式来生产,成本也比刚性机器人要低得多。还有业内人士认为,软体机器人比刚性机器人拥有更强的计算能力,其重要性不亚于液态金属机器人。

形态控制

因为软体机器人的结构和材料是非线性的,且拥有多自由度,这导致了机器人的动作任务比刚性机器人更加复杂,这对算法的要求非常高。目前,形态计算是一个研究方向,它能实现多样的物理模型。可以这么理解,形态计算就是机器人的身体可以实现计算任务,不需要外部算法。

雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)曾介绍过麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(MIT CSAIL)主任Daniela Rus在软体机器人上的研究,而麻省理工学院和哈弗大学是软体机器人领域最具实力的两所高校。可以预见的是,随着机器人技术难点逐渐被攻克,这些小而美的软体机器人将会应用到越来越多的领域中。


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