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软体机器人对未来智慧城市 人工智能重要性越来越明显
发布日期:2021-01-11 阅读次数:44

1月1日,《财富》杂志发表了一篇题为《软机器人为什么让NASA、医生和技术专家兴奋?全文摘录如下:

软机器人的多才多艺。

“软机器人”的吸引力在于它的灵活性和多功能性。

在美国国家航空航天局(NASA)科学家的假设下,它们有一天会在火星表面快速移动。其他科学家想象他们将穿越人体最秘密的部分。

佐治亚理工学院的工程学助理教授艾伦·马朱姆达尔说,另一种可能性是它们可以用来清理地震或火灾中的建筑残骸。

可以用于假体手术吗?当然可以。充当外骨骼帮助患者从受伤或中风中恢复?为什么不可以?

把它们弯成你想要的任何形状。软式机器人由可扩展性最强的材料制成,包括纳米材料,可以模拟人体肌肉功能和其他生物功能。可以说这些机器人几乎是被纳米材料赋予了生命。

问题是,研究人员对软机器人的研究还只是皮毛。到2024年,其市场规模预计将达到21.6亿美元。

相比之下,金属机器人的局限性要大得多。虽然人们在制造它们时考虑到了速度和精度,使它们成为装配线操作的理想设备,但它们并不那么通用。

软机器人也可以在工业环境中使用——特别是当作为合作机器人(也称为“cobot”)与人类一起工作时——但它们不限于工业环境。

智能机器人

软机器人适应自然规律。

正如杜克大学已故生物力学科学家史蒂文·沃格尔(Stevenvogel)所写的那样,软机器人更符合自然规律。在人类经常使用硬材料(如金属或木材)的地方,自然倾向于使用柔软但坚韧的材料(如肌肉和软骨)。他将门上的铰链与另一种铰链——家养宠物的耳朵进行了比较。

然而,人类已经开始明白这一点。例如,我们越来越多地使用液态金属进行3D打印。这种材料听起来像科幻电影,可以用来制作可拉伸的电子设备和适合不规则几何形状(包括人体)的可穿戴设备。

液体硅橡胶是另一个最好的例子。很长一段时间以来,这种材料激发了软机器人研究界的兴趣。2016年,哈佛大学的科学家利用这种材料开发了历史上第一个软件自主机器人“章鱼机器人”。受章鱼的启发,科学家们开发了这种伸缩机器人,可以绕过障碍物扭动,但终结者或星球大战电影中的刚性金属机器人却做不到这一点。

该项目研究员、哈佛大学科学家米夏埃尔·魏纳告诉美国趣味科学网站记者:“这种机器人的一个非常有趣的潜在用途是执行搜索和救援等高风险任务。”

令人惊讶的是,“章鱼机器人”的生产成本比一杯拿铁还低。而且,加满燃料只需要5美分。可想而知,未来会有数百个廉价的软机器人被派往现场调查,他们会跨越障碍,走过狭窄的空间,协助救援。

软机器人前景广阔,拓展性更强。

生物医学工程师吉雅达·戈博尼(JiyadaGerboni)在2018年技术、娱乐和设计大会上发表演讲:“开发软机器人的主要目标不是制造超精密机器,因为我们已经拥有了它们,而是让机器人在现实世界中面对意想不到的情况。”

例如,美国宇航局的科学家正在开发机器人。他们希望这些机器人不仅能在火星等遥远的天体上移动,还能形成临时避难所,执行各种任务。

沙鼠还谈到了利用软机器人技术开发手术器械(尤其是内窥镜),使其比传统器械更容易在人体结构周围行走。

同样,碳基钛聚合物可以与合成聚合物结合,制成超薄人造肌肉。这项技术已经在韩国科技学院制作的蝴蝶飞舞、树叶飘动、花朵盛开的艺术复制品中得到展示。

但是,软式机器人也不是没有缺陷。具体来说,科学家们发现,液体致动器,即赋予机器人“生命”的装置启动缓慢,是因为它需要大量液体来驱动,或者它的内部结构(如管道和阀门)导致液体流动变慢。

哈佛大学的研究人员正在根据弹出式儿童玩具的物理原理开发一种解决方案。他们注意到按下这个玩具可以释放很多能量,于是开始设计一个带有两个弹射盖(一个嵌入另一个)的执行器。当外盖膨胀时,内盖的压力增加。当按下致动器时,释放的能量可以向前推动设备。

软式机器人无疑将在未来的社会中发挥更大的作用。人类的想象力有多广,可能性有多大。

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