最近，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的方法來(lái)建造軟體機(jī)器人（Soft Robot）。這種機(jī)器人主要依賴于一種叫做彈性體的液體聚合物，彈性體冷卻后成為一種橡膠和彈性材料，并通過(guò)注射到一個(gè)模具中而被塑造；該模具可以有無(wú)數(shù)種形狀，包括簡(jiǎn)單的飲管或復(fù)雜的形狀，如螺旋形和其他。值得注意的是，他們的方法不需要3D打印機(jī)或其他昂貴的工具。有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，這種新型的軟體機(jī)器人在不久的將來(lái)可用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它也可用于其他領(lǐng)域。

仿“尺蠖”軟體機(jī)器人（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

在我們的傳統(tǒng)認(rèn)知中，機(jī)器人通常是由金屬制造而成的機(jī)械，如在工廠環(huán)境中使用的類(lèi)型。目前大部分的機(jī)器人都還是硬邦邦的“硬漢”形象出現(xiàn)在我們的視野之中，其實(shí)人們也在拓展自己的想象和創(chuàng)造力去開(kāi)發(fā)像“大白”一樣軟萌的機(jī)器人。這種利用柔軟材料來(lái)制作的機(jī)器人，被稱為軟體機(jī)器人，在研究領(lǐng)域頗受關(guān)注。但由于現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的是機(jī)械類(lèi)機(jī)器人，加之絕大部分的軟體機(jī)器人都處于實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)際應(yīng)用上還有待開(kāi)發(fā)；因此，公眾對(duì)軟體機(jī)器人知之甚少也是情有可原。不過(guò)從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，軟體機(jī)器人未來(lái)絕對(duì)大有可為。

機(jī)器人的研發(fā)是為了協(xié)助或取代人類(lèi)進(jìn)行危險(xiǎn)的工作，而機(jī)器人通?？煞譃橛搀w機(jī)器人（Hard Robot）和軟體機(jī)器人兩大類(lèi)。雖然硬體機(jī)器人確實(shí)有其用武之地，但在有些情況下，軟體機(jī)器人也更有用。當(dāng)然我們探討的軟體機(jī)器人概念比較窄，指的是完全由柔性材料構(gòu)成，沒(méi)有多余硬性結(jié)構(gòu)在其中，所以軟體機(jī)器人必然具備三種特性：高靈活性、可變形性和能量吸收特性。新加坡國(guó)立大學(xué)的專(zhuān)家也給出過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，軟體機(jī)器人的特性包括材料的柔軟性、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性、超強(qiáng)的安全性、良好的人機(jī)互動(dòng)性等。

傳統(tǒng)機(jī)器人以剛性結(jié)構(gòu)為主，但存在環(huán)境適應(yīng)能力差、靈活性有限等不足，在一些特殊的應(yīng)用中，如復(fù)雜易碎物體抓持、狹窄空間作業(yè)等具有極大的挑戰(zhàn)。資料顯示，現(xiàn)有工業(yè)行業(yè)只解決了約3%-4%規(guī)則剛性物品自動(dòng)化搬運(yùn)問(wèn)題，剩余約96%柔性、異形易損產(chǎn)品仍然需要人工搬運(yùn)。源自軟體動(dòng)物仿生的軟體機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)令這些難題獲得解決可能，軟體機(jī)器人技術(shù)解決了人手簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，可以合理成本實(shí)現(xiàn)如食品、農(nóng)產(chǎn)品、異形工件安全抓取和搬運(yùn)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，軟體機(jī)器人帶來(lái)的全球市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)9萬(wàn)億美元。

由于軟體機(jī)器人的構(gòu)成材料、驅(qū)動(dòng)方式都很有講究，傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼通常不適用；這就成了軟體機(jī)器人研制的技術(shù)難點(diǎn)。首先是軟體機(jī)器人的構(gòu)成材料上，既要極易變形彎曲的柔軟度，也必須要考慮到它的驅(qū)動(dòng)方式，目前比較常見(jiàn)的是通過(guò)3D打印材料來(lái)制作軟體機(jī)器人的“外殼”。例如美國(guó)麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就做了嘗試性的試驗(yàn)，他們用 3D 打印和激光切割打造出水凝膠的外殼，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人“身體”的“柔韌性”，然后通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

再就是通過(guò)一些特殊的材料來(lái)打造類(lèi)似于人造肌肉的材料，像電子動(dòng)力聚合物（EAP）、形狀記憶合金這樣的物質(zhì)都是人造肌肉的良好材料，以形狀記憶合金為例，它可以根據(jù)溫度自動(dòng)改變形狀，并且能夠記住這些形狀，實(shí)現(xiàn)彎曲、變短、抓取物體等動(dòng)作。例如美國(guó)哈佛大學(xué)的研究人員在這方面有不少研究突破，他們開(kāi)發(fā)出一種以碳納米管為基礎(chǔ)的人造肌肉，其中包含了“介電彈性體”，當(dāng)電場(chǎng)作用于軟性材料時(shí)，就會(huì)發(fā)生變形；不過(guò)，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方面會(huì)比較難控制。

而在驅(qū)動(dòng)方式上，從材料的組成可以看出其實(shí)大部分還是通過(guò)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，相比于其他驅(qū)動(dòng)方式，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器擁有變形大、能量密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價(jià)格低和噪音小的特性。但是這種驅(qū)動(dòng)方式也有很大的隱患，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度控制上有難度，另一方面，如果驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需的電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，也會(huì)影響它在一定范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。而與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)相比，其他驅(qū)動(dòng)方式的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)比較慢，而且軟體機(jī)器人的變形也會(huì)受到限制。

此外，還有軟體機(jī)器人的智能問(wèn)題。有人擔(dān)心軟體機(jī)器人的智能會(huì)在將來(lái)超越人類(lèi)，甚至控制我們。實(shí)際上，這種擔(dān)心是完全沒(méi)有必要的。其實(shí)早在1990年，國(guó)際知名學(xué)者周海中教授在《論機(jī)器人》一文中就指出：機(jī)器人在工作強(qiáng)度、運(yùn)算速度和記憶功能方面可以超越人類(lèi)，但在意識(shí)、推理等方面不可能超越人類(lèi)。隨著人工智能技術(shù)近年來(lái)的快速發(fā)展，軟體機(jī)器人的智能將會(huì)得以提升；軟體機(jī)器人在智能難題上也會(huì)得以解決，它將使人類(lèi)的生活大大改觀。

盡管軟體機(jī)器人的研制難點(diǎn)很多，但它也是許多實(shí)驗(yàn)室的一大重點(diǎn)，因?yàn)閺膶?shí)用性來(lái)考量的話，軟體機(jī)器人非常適合一些“極端”的場(chǎng)景下，比如受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的救援：它可以進(jìn)入到一些危險(xiǎn)、狹小的地方；還有海底探索上，軟體機(jī)器人可以潛入到像珊瑚礁這樣的海底生物內(nèi)，在不傷害它們的同時(shí)去探索更多的海底秘密。例如中國(guó)浙江大學(xué)成功研制出一款仿生軟體智能機(jī)器人，首次在世界最深的馬里亞納海溝實(shí)現(xiàn)了深海自主游動(dòng)。

軟體機(jī)器人在醫(yī)療方面也是一大利器，如果醫(yī)生想要針對(duì)人體內(nèi)的某個(gè)器官對(duì)癥下藥，就可以通過(guò)軟體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)。例如瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員受細(xì)菌啟發(fā)，研發(fā)出一種可以在體液中游動(dòng)的柔性機(jī)器人，將來(lái)它或可把救命藥物送到患者體內(nèi)難以到達(dá)的地方；這種機(jī)器人具有生物相容性，能夠根據(jù)需要改變其形狀，并且可以在不影響速度的情況下通過(guò)狹窄的血管。

近年來(lái)，研究人員更是在軟體機(jī)器人的研制上樂(lè)此不疲，推出的成品也讓人拍手叫絕；例如毛毛蟲(chóng)機(jī)器人、蠕蟲(chóng)機(jī)器人、尺蠖機(jī)器人、章魚(yú)機(jī)器人等仿生的機(jī)器人，甚至還有微型軟管機(jī)器人；這些千奇百怪的軟體機(jī)器人都是通過(guò)仿生學(xué)實(shí)現(xiàn)其適應(yīng)性、彈性與流變特性的?？梢哉f(shuō)，只有你想不到的軟體機(jī)器人，沒(méi)有他們研制不出的機(jī)器人。

時(shí)代在不斷進(jìn)步，科技在不斷發(fā)展；相信用不了多久，軟體機(jī)器人在研發(fā)方面，就會(huì)有更多的成果傳來(lái)。伴隨著人類(lèi)的想象力和創(chuàng)造力，或許軟體機(jī)器人還將超乎我們的想象。目前絕大部分的軟體機(jī)器人都處于實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)際應(yīng)用上還有待開(kāi)發(fā)；不過(guò)假以時(shí)日，這些軟體機(jī)器人一定會(huì)有所作為。