【趣度】会生长的“软体机器人”面世，哪里需要哪里长

2017-07-29 深科技 学术plus

本文转载自：深科技

近日，一群来自斯坦福的研究员们在《科学机器人学》（Science Robotics）期刊上发表了一篇关于软体机器人的报告。此报告一出，立刻引起了科技圈很多人的关注。那么，这种打破传统运动理念的机器人到底是什么样的呢？

报告的作者之一， Joey DavisGreer表示道，在机器人领域，可以自我“生长”能力还没有得到应有的重视与开发。“我们的理念就是找出一种不需要本体运动的移动方式”，报告的作者之一，机械工程教授Allison Okamura解释道，“这与自然界中动物的运动方式完全不同。”

大自然中的藤类植物总是喜欢沿着树木的躯干来向上爬。在它爬的过程中，他们本身不动，而是通过自身生长的方式跨越了很长的距离。受这种运动方式的启发，他们研制出了一种近似于藤蔓的软体机器人。

虽然看起来很高大上，软体机器人的基本理念实际上十分简单：它体内贮存着很多与本体相同的材料，当内部加压时，软体机器人就会像植物一般将体内的东西“生长”出去。这样，它就可以做到一端静止，另一端通过生长的方式进行运动，这也是这项设计的可贵之处。

“这种运动方式的一大好处就是，即使机器人的本体被卡住了，它的生长端可以不断地长出新材料来增长它的体长，进而让它保持运动状态。”报告的首席作者，加州大学圣巴巴拉分校的副教授Elliot Hawkes这样说。

一般来说，有效的控制一个机器人往往需要一个掌握它本身动态的精确模拟程序，而这也是对于软体机器人的一大挑战。Greer说道：“目前，我们还是通过相机来导引软体机器人的行动，而这就意味着它接收影像和处理影像的速率必须是相同的。对于我们来说很有挑战性的一点，就是我们要发明出一种即快又精确的算法来更好的控制机器人。”

“我们的目标是将软体机器人应用在那些不可探测甚至是未知的环境里。”报告的另一作者Laura Blumenschein说道：“如果你将这种可以应对任何障碍物的机器人放在这种环境下，你也不需要担心它是被破坏了还是卡住了，因为他会一直长出来新的‘组织’”因此，软体机器人在未来的应用会很广泛。

软体机器人装备了相机和探测器，使得它能以时速22英里（35公里）的速度轻易地在复杂环境中钻来钻去。

它可以轻易地挤进狭小的空间内，所以它可以轻松的胜任在灾区的救援工作（比如说穿过废墟来搜寻人类生命痕迹）。在未来的改进版本中，现在机体内的加压气体也可以替换成液体，以达到给被困群众提供水源的目的。

Greer还说，软体机器人可以通过向内部加压的方式来举起物体。表面上看起来，软体机器人内部的压强很小，但根据压强公式P（压强/帕）=F（力/牛）/A（表面积/平方米），只要软体机器人与物体接触的表面积够大的话，它就可以支撑起很重的物体。就算表面积不够大，软体机器人总是可以长出更多组织，进而增加表面积。举个例子，如果一个软体机器人的内部压强是3psi（20.684KPa），它就可以举起盛有300磅物体的箱子，前提是箱子的底面积为100平方英尺。

软体机器人比较高端的应用莫过于在医学上的了。研究员们已经做出了直径为1.8mm的样机，并希望通过它可以让未来的手术变得更容易一些。报告中称，现在有一种可能性就是通过它来将导管引入人们的体内，研究小组暂时还没有找到足够勇敢的志愿者来验证这一试验。

-End-

参考：http://news.stanford.edu/2017/07/19/stanford-researchers-develop-new-type-soft-growing-robot/

https://www.theverge.com/2017/7/19/15983174/soft-robot-plant-science-robotics-greer

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