通俗點講,軟體機器人就是一種柔性機器人,它的模型大多來自于自然界的軟體生物,如機器蛇、海洋水生動物機器人等。比如,Octobot的外表就酷似章魚。
全自動軟體機器人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,引導液態(tài)燃料流過身體,從而控制8只爪子的動作。因為軟體機器人的結(jié)構(gòu)和材料是非線性的,且擁有多自由度,這導致了機器人的動作任務(wù)比剛性機器人更加復雜,這對算法和控制系統(tǒng)的要求非常高。
軟體機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,最簡單的方法就是用3D打印的方式來制作。Octobot的身體便是3D打印而成,研究人員將硅橡膠傾倒入一個章魚形狀的模具中,接著用3D打印機朝其中注入特殊墨水,隨后通過加熱來矯正其結(jié)構(gòu),并使墨水蒸發(fā)。在機器人的爪子內(nèi)部留下一個中空的網(wǎng)絡(luò)并同大腦相連,機器人的大腦通過這個中空管道同爪子交談。
軟體機器人并不需要用傳統(tǒng)的馬達等動力裝置驅(qū)動,目前研究機構(gòu)主要有兩個方向:第一個方法是模仿人或者動物的肌肉來做動作,第二種就是利用環(huán)境的變化來獲取動力,如溫度、空氣以及光照等方式。
日前,來自波蘭華沙大學物理學院的研究人員就成功研發(fā)一款由液晶彈性體(LCEs)制成的軟體機器人,LCEs暴露在可見光下時會發(fā)生形狀的改變。如果感受到外界的光源,其形狀就會發(fā)生改變,變成履帶一樣,有了光的照射其身體也會相應的收縮進而推動身體進行移動。
然而,Octobot更加獨特,工業(yè)機器人維修,其使用濃度為50%的過氧化氫溶液作為燃料并利用化學反應來供電。其內(nèi)部充滿了這種溶液,KUKA機器人電路板維修,同時,其內(nèi)部注入了充當催化劑鉑,為了達到更好的催化效果,實際采用的是鉑金屬粉末。當溶液遇到鉑,它很快會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)動其爪子向前伸展。隨著這邊的燃料不斷消耗,KUKA機器人示教器維修,內(nèi)部壓力下降,使燃料進入另一邊,這邊關(guān)閉,整個爪子便再次向前伸展。
軟體機器人能完成各種特殊的任務(wù),例如爬陡坡、鉆進極其狹小的空間,最不可思議的是,雖然體型不大,但它能四兩撥千斤移動比它個頭大10倍的物體,如果在這種機器人身上安裝一個攝像機或者麥克風。
軟體機器人相比剛性機器人有很多優(yōu)勢,它可以更好適應各種環(huán)境,受到外界沖擊后也不會產(chǎn)生大的傷害,在空間狹小、非結(jié)構(gòu)下的環(huán)境下都可以完成復雜的任務(wù),例如醫(yī)療、軍事及探測領(lǐng)域。另外,其材料可以用3D打印等方式來生產(chǎn),成本也比剛性機器人要低得多。軟體機器人比剛性機器人擁有更強的計算能力,其重要性不亞于液態(tài)金屬機器人。