[科普中国]-柔性材料带来技术革命？探秘Octobot软体机器人

作者：孙武

制作：光明网军事科技前沿

出品：科普中国

　　说起机器人，你会想到什么——是《终结者》中各类威猛的战斗机械，还是《变形金刚》里可以随时变换为汽车飞机等各类装备的可变形机械？殊不知在人类探索机器人的道路上，出现了一种新的以柔性材料为基础的软体机器人。

透明状的Octobot软体机器人

　　名为Octobot的软体机器人是由美国哈佛大学研发，第一款全部由柔性零件组成的全自动、自带燃料、自力更生的软体机器人，因为其外形酷似章鱼，也被亲切的叫做“章鱼机器人”。Octobot运用时下最热门的3d打印技术制作而成，高度的打印水平保证了其部件的完美，并且全使用柔性材料制造，各个部件都没有使用硬性材质。就公布的几个型号来看，它体积小的惊人——仅有手掌大小，并且自备电源，也就是说它无需通电就能自动启动。

　　这是因为，与一般机器人相比，Octobot软体机器人内部并没有使用电子电路，因此无需供电即可工作。这无形中解决了困扰人类各类工程的电池难题。要知道，不论是寻常百姓家的电动汽车，还是航空母舰上的燃料电池，电能是否可以持续供应已经是困扰世界科技界的难题。Octobot软体机器人则绕过了这个“关口”，它是通过内部化学反应产生大量气体聚集压缩，利用气体的压强变化实现机械运动。可以说，不依赖电池的设计，就让它在出世之时就领先了当代机器人一大步。

　　有了解过工程机械常识的朋友们都知道，任何机械，传动是根本。换句话说，如何让机器人“动起来”并“动”的精准，是一大难题。Octobot软体机器人的控制系统是一款柔性微流体芯片，内部的阀门和开关由压力激活，整个机器人并不需要用传统的马达等动力装置驱动。阀门引导液态燃料流过其“躯干”，从而实现“爪子”动作的控制。因为软体机器人的结构和材料是硅胶，是一种非线性的材质，且拥有高自由度，这导致了机器人的动作任务比刚性机器人更加复杂，对算法和控制系统的要求非常高。

Octobot软体机器人与一张SD数据存储卡的大小对比

　　相对于普通的“刚性”机器人，软体机器人自诞生之日起就具备了鲜明的特点，相比之下，它可以更好地适应各种环境，受到外界冲击后也不会产生大的伤害，比如遭受到撞击、外力影响下的形变，均不会对其构成生存威胁。同时，它在空间狭小、非结构化环境下都可以完成复杂的任务——这样的特殊性使其可以很好地应用在军事救援、微创医学、深海探测等人类设备很难触及的领域。

柔性机器人为人类探索机器人科技增添了更多可能

　　在世界范围内的机器人均是“刚性”的大环境下，Octobot软体机器人的出现为科技领域提供了新的思路。不仅其具有想象力的传动系统，更是因为其不依赖电池、廉价的机身材质，让其具备了与液压机器人一较高低的能力。在未来，研发团队将进一步提高微流体电路的复杂程度，使其更耐用，并在此基础上，改进“爪子”设计的方法，让其能更好地、更精准地运动。相信在不远的将来，会有更多更好的软体机器人面世，带领人类不断探索机器人这个科技领域。