柔性機器人堪比章魚，看似“柔若無骨”的背后有哪些黑科技呢？

有這樣一種神奇的機器人，它可以做到這樣……

像藤蔓一樣自生長，柔軟的身體延伸運動到各種角落； 或者像章魚一樣，整個身體沒有任何硬性的結(jié)構(gòu)組織，就像《超能陸戰(zhàn)隊》里的大白；

柔性機器人 “Octobot”

哈佛大學的研究者們此前展示了他們的最新研究成果：一款章魚形狀的完全柔性機器人 “Octobot”。這款機器人全身都由軟軟的柔性材料構(gòu)成，不需要外接動力，自己就能運動起來。浙江大學的李鐵風教授及其他研究人員此前在《Science》發(fā)表了一篇名為《Fast-moving soft electronic fish（快速移動的電子魚）》的文章，闡述了他們研發(fā)的一種柔性機器人，柔性的特征使得這條“電子魚”得以在狹小的空間內(nèi)航行，拓寬了它們能夠行駛的空間。

基于折紙設(shè)計的柔性機器人

水凝膠材質(zhì)的軟體機器人

MIT的一個研究團隊就做了嘗試性的試驗，他們用 3D 打印和激光切割打造出水凝膠的外殼，實現(xiàn)“身體”的“柔韌性”，然后通過液壓驅(qū)動的方式驅(qū)動機器人的運動。

再就是通過一些特殊的材料來打造類似于人造肌肉的材料，像電子動力聚合物（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)溫度自動改變形狀，并且能夠記住這些形狀，實現(xiàn)彎曲、變短、抓取物體等動作。

除此之外，還有一種新興的功能材料室溫液態(tài)金屬，這種材料在 電、磁、力、熱的作用下，可以在不同的形態(tài)和運動模式上任意切換。中國科學院理化技術(shù)研究所研究員、清華大學教授劉靜在其撰寫的室溫液態(tài)金屬綜述文章中也曾寫道，“液態(tài)金屬可變形機器效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，有望促成柔性機器理論與技術(shù)取得重大突破。”

電力驅(qū)動or氣動驅(qū)動，都還不是盡善盡美的解決方案

而在驅(qū)動方式上，從材料的組成可以看出其實大部分還是通過電動驅(qū)動，相比于其他驅(qū)動方式，電動驅(qū)動器擁有變形大、能量密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價格低和噪音小的特性。但是這種驅(qū)動方式也有很大的隱患，機器人的運動精度控制上有難度，另一方面，如果驅(qū)動機器人運動所需的電場強度過高，也會影響它在一定范圍內(nèi)的運動。

當然，還有一種氣動驅(qū)動方式，之前我們提到的哈佛大學推出的柔性章魚機器人Octobot ，就是通過簡單的過氧化氫分解化學反應(yīng)實現(xiàn)運動，作為“燃料”的過氧化氫遇到鉑催化劑會產(chǎn)生水和氧氣，而氧氣增多會讓章魚體內(nèi)的壓強加大，經(jīng)過反復的切換讓其動起來。

雖然應(yīng)用前景廣泛，但目前還在紙上談兵階段

盡管柔性機器人的研究難點很多，但它也是許多高校實驗室研發(fā)的一大重點，因為從實用性來考量的話，這種柔性機器人非常適合一些“極端”的場景下，比如受災(zāi)現(xiàn)場的救援：它可以進入到一些危險、狹小的地方；還有海底探索上，柔性機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去探索更多的海底秘密。

哈佛大學發(fā)布的可植入軟體機器人

醫(yī)療方面，柔性機器人也是一大利器，如果醫(yī)生想要針對人體內(nèi)的某個器官對癥下藥，就可以通過柔性機器人實現(xiàn)，科羅拉多大學博爾德分校實驗室的機械工程師Franck Vernerey就研制出了專門用于醫(yī)藥治療的軟體機器人。另外，在他還看來，醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的機器人，只能以軟體蠕動的形式構(gòu)造。

結(jié)語

簡單梳理柔性機器人的概念之后，小編非常期待它落地應(yīng)用后給我們生活帶來的變革性變化，而文中列舉的很多實驗室案例也表明柔性機器人的研究一直在進行中，假以時日，等待相關(guān)技術(shù)的成熟，必然會在機器人行業(yè)大放異彩。