通俗點(diǎn)講,軟體機(jī)器人就是一種柔性機(jī)器人,它的模型大多來(lái)自于自然界的軟體生物,如機(jī)器蛇、海洋水生動(dòng)物機(jī)器人等。比如,Octobot的外表就酷似章魚。
全自動(dòng)軟體機(jī)器人Octobot
Octobot由硅橡膠制成,其控制系統(tǒng)是一款柔性微流體芯片,內(nèi)部的閥門和開關(guān)由壓力激活,引導(dǎo)液態(tài)燃料流過(guò)身體,從而控制8只爪子的動(dòng)作。因?yàn)檐涹w機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和材料是非線性的,且擁有多自由度,這導(dǎo)致了機(jī)器人的動(dòng)作任務(wù)比剛性機(jī)器人更加復(fù)雜,這對(duì)算法和控制系統(tǒng)的要求非常高。
軟體機(jī)器人的材料主要是柔性的材料,而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼,最簡(jiǎn)單的方法就是用3D打印的方式來(lái)制作。Octobot的身體便是3D打印而成,研究人員將硅橡膠傾倒入一個(gè)章魚形狀的模具中,接著用3D打印機(jī)朝其中注入特殊墨水,隨后通過(guò)加熱來(lái)矯正其結(jié)構(gòu),并使墨水蒸發(fā)。在機(jī)器人的爪子內(nèi)部留下一個(gè)中空的網(wǎng)絡(luò)并同大腦相連,機(jī)器人的大腦通過(guò)這個(gè)中空管道同爪子交談。
軟體機(jī)器人并不需要用傳統(tǒng)的馬達(dá)等動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng),目前研究機(jī)構(gòu)主要有兩個(gè)方向:第一個(gè)方法是模仿人或者動(dòng)物的肌肉來(lái)做動(dòng)作,第二種就是利用環(huán)境的變化來(lái)獲取動(dòng)力,如溫度、空氣以及光照等方式。
日前,來(lái)自波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院的研究人員就成功研發(fā)一款由液晶彈性體(LCEs)制成的軟體機(jī)器人,LCEs暴露在可見光下時(shí)會(huì)發(fā)生形狀的改變。如果感受到外界的光源,其形狀就會(huì)發(fā)生改變,變成履帶一樣,有了光的照射其身體也會(huì)相應(yīng)的收縮進(jìn)而推動(dòng)身體進(jìn)行移動(dòng)。
然而,Octobot更加獨(dú)特,工業(yè)機(jī)器人維修,其使用濃度為50%的過(guò)氧化氫溶液作為燃料并利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)供電。其內(nèi)部充滿了這種溶液,KUKA機(jī)器人電路板維修,同時(shí),其內(nèi)部注入了充當(dāng)催化劑鉑,為了達(dá)到更好的催化效果,實(shí)際采用的是鉑金屬粉末。當(dāng)溶液遇到鉑,它很快會(huì)分解成體積更大的水和氧氣。隨著氧氣增多,其身體內(nèi)的壓力加大,就會(huì)打開一些微閥門而關(guān)閉另一些微閥門,使燃料每次只流向系統(tǒng)的一邊,讓這邊的四條爪子充滿氧氣,從而驅(qū)動(dòng)其爪子向前伸展。隨著這邊的燃料不斷消耗,KUKA機(jī)器人示教器維修,內(nèi)部壓力下降,使燃料進(jìn)入另一邊,這邊關(guān)閉,整個(gè)爪子便再次向前伸展。
軟體機(jī)器人能完成各種特殊的任務(wù),例如爬陡坡、鉆進(jìn)極其狹小的空間,最不可思議的是,雖然體型不大,但它能四兩撥千斤移動(dòng)比它個(gè)頭大10倍的物體,如果在這種機(jī)器人身上安裝一個(gè)攝像機(jī)或者麥克風(fēng)。
軟體機(jī)器人相比剛性機(jī)器人有很多優(yōu)勢(shì),它可以更好適應(yīng)各種環(huán)境,受到外界沖擊后也不會(huì)產(chǎn)生大的傷害,在空間狹小、非結(jié)構(gòu)下的環(huán)境下都可以完成復(fù)雜的任務(wù),例如醫(yī)療、軍事及探測(cè)領(lǐng)域。另外,其材料可以用3D打印等方式來(lái)生產(chǎn),成本也比剛性機(jī)器人要低得多。軟體機(jī)器人比剛性機(jī)器人擁有更強(qiáng)的計(jì)算能力,其重要性不亞于液態(tài)金屬機(jī)器人。