软体机器人的研究目的与意义论文

之所以越来越多人在做人形机器人，归根结底是人形(样式，尺寸)机器人更容易为人服务，在交互方面可以达到较高得水平。设想这样一个场景，假设 有一群工程师要造一个机器人，现在的工程目标是，造一个机器人可以为人类或者代替人类工作。(无论在民用，商用，工业用中都存在这样的潜在需求)。那么在工程需求分析方面，可能是:

1，essential requirments: 可以拿到1m之内的所有物体 可以跨越15cm高的楼梯 可以达到1m/s的速度 ………

2，desirable requirmenrs: 倒下不要撞到人(质量和体型要求) 不能让人觉得太恐怖(外观要求) 尽量帮助人拿东西提东西做东西 价格尽量便宜然无数工程师根据这些要求造了无数个机器人，结果那些旁观者，外行们发现:怎么这么多机器人都长得这么像，而且都是人形的?因为一群工程师在做的时候，他们是这么做的:外形: 3米高的机器人太高不满足要求，1m高的机器人太低未必能满足的需求。只能1到2米左右。结构: 1只机械臂的机器人不能满足尽量帮助得人的要求(甚至不能织毛衣)，3只机械臂的机器人不能满足的要求太贵。只能做双臂的。轮型机器人可以走，但是无法满足上楼梯的需求，最好是可以上楼梯，双足或多足不错，但是多足控制困难，而且有点不满足的需求。传感器: 要有温度传感器，要有视觉传感器，要有声音传感器才能尽可能的帮到人，完成现有人的需求。那么传感器怎么装呢，视觉传感器肯定要装到最上面啊，要不怎么给其他机构定位?所以最终的结果肯定是做了个和人类高度的人形机器人，在细微处可能有差别，比如味觉(鼻子)传感器可能在视觉传感器(眼睛)的侧面(不能在后方啊，要不不方便机械臂运动)，或者声音传感器(耳朵)放在视觉传感器(眼睛)的上面。可以没有腿但是有腿了可以上楼。所以在旁观者或外行看来怎么人形机器人越来越多，难道有什么秘密?其实真实的逻辑是 做人型机器人越来越多是因为人要造一个东西可以尽可能的帮助到自己，所以一群工程师才会根据这个工程需求造出一群和人越来越像的机器人。而大自然已经给出了一个工程方案: 人类自己。

软体机器人行动不僵硬，材质更特殊，不容易在磕碰的时候留下印记，使用的寿命更长，表面不容易氧化

可食用软体机器人简直就是‘行走的补给箱’。不光是生物可以食用机器人，它们的明胶材料也可以作为能源，在紧要关头为自身提供动力支持。研究人员一直在致力于让软体机器人变得可食用。为此，制造机器人所需的零件如晶体管、传感器、电池、电极和电容器都要由有机物制成，这些可食用的电子材料都已经能够实现，但目前还缺少一种可以将他们组合在一起，自由控制运动的驱动方式。

能吃的机器人

在上周举行的 IROS 机器人大会上，瑞士联邦理工学院（EPFL）的研究人员介绍了一种由明胶制成的可食用软体机器人原型，它允许机器人在被吞咽后，进行一些可控的操作。

软体机器人的行动通常靠反作用力产生，为了能够在不同环境下移动，它不能像刚性机器人一样使用金属作为骨骼。气动人造肌肉是控制软体机器人的一种方法，通过改变软性材料中的气压，机器人可以像肌肉一样进行收缩，从而达到运动的目的。

EPFL 展示的软体机器人由明胶、甘油和水倒入模具中制成，整体的控制方式就类似于气动驱动，这样的结构能让它在充气时弯曲，当气压降低时再次伸直。这种形态的软体机器人并不是首次出现，之前就有超市将其用于抓取水果。而新的机器人用明胶取代了塑料，这种可食用的版本能够被生物降解。

行走的补给箱

研究人员在论文中提到，这可能不是软体机器人最好的形态，但它和生物是兼容的。

这些可食用软体机器人的零件可以与营养物质和药物成分混合，然后被生物消化和代谢。它的潜在应用是用于医疗研究，可食用的一次性机器人更加安全，这些属性可以让它们完成一些有意思的工作。比如在进行救援时，机器人可以在特殊环境下找到幸存者，提供营养补给和药物治疗，这种安全、可食用的特性同样可以帮助保护野生动物，当机器人被消化时，能够作为能量储存在生物体内。

美国的《财富》杂志刊登了一篇文章，重点讨论了软体机器人的未来发展趋势，以及它们的应用方面，认为软体机器人未来或帮助人类实现更多的可能。

什么是软体机器人？

提到机器人，在我们的印象中，它们是冰冷又坚硬，不过，软体机器人却非常的柔软，这也让它们在和人类接触的过程中，变得更加可靠和安全。

和机器人一般用金属材料来制造不同，软体机器人在制作材料方面，一般都采用非常柔软的材料，目前比较常见的材料有介电弹性体（DE）、离子聚合物金属复合材料（IPMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆聚合物（SMP）等等。

这些材料的特点就是，它们更加的智能，而且在研发方面， 也更注重生物模仿，毕竟对于人类发展来说，自然生物也是人类进步最好的老师之一。

在机器人的研发上，科学家们开始逐渐更加侧重于软体机器人的研发，相较于那些传统的、并不柔软的机器人，软体机器人的应用前景非常广泛，不仅可以深入到很多传统机器人无法抵达的地方，更是有希望进入人体，在人体内穿梭进行手术治疗等。

因为柔软的身体特征，让它们可以在狭小的空间里来去自如，比方说在地震救援的过程中，深入重灾区被掩埋的废墟之下时，这种软体机器人就可以发挥极大作用，帮助人类展开救援工作，也可以与时间赛跑、争分夺秒。

软体机器人真的可以进行人体手术？

伴随着人类的发展，很多不可思议的事情，甚至是过去想都不敢想，只能在科幻作品中看到的场景，都在一一变成现实，比方说人类正在尝试着离开地球，去寻找新的家园，再比方说未来人类做手术，可能不再需要真人医生亲自上阵了，只需要机器人就可以。

研究者认为，软体机器人的市场规模是非常巨大的，大约在2024年左右，就可以达到亿美元，而在修复手术方面，软体机器人或许也可以成为人类身体的一部分。

在纳米材料的加持下，这些软体机器人也被赋予了不一样的生命，科学家们希望它们未来会成为患者的外骨骼，通过软体机器人，来让身体残缺的人重新变成一个正常人。

看起来是不是非常棒？不过，真正想要实现这一点，还需要漫长的时间，因为目前在软体机器人的研发阶段，还是处于起步阶段，科学家们对于软体机器人的了解，目前还只是皮毛，以生物模仿和实验为主，想要大规模应用，短期内是无法实现的。

此外，未来软体机器人还将被送上外星球，成为人类探索太空的“先头部队”，帮助人类深入到外星球的隐秘角落。

NASA计划将软体机器人送上火星

我们都知道，进行载人登陆火星的，而为了确保未来人类可以顺利登上火星，而且有机会对火星进入实地勘测、确保火星有机会变成人类的第二家园，NASA的科学家团队，目前也在加紧研发软体机器人，因为它们可以在火星上执行很多传统机器人无法完成的任务。

而且由于它们非常柔软，可以变换各种形状，这也让它们未来有机会成为人类在外星球上的“防护掩体”，确保太空勘测任务更加安全。

可以说，在人类研发软体机器人，甚至是人类科学技术发展方面，人类的想象力有多丰富，人类就有机会达成多么不可思议的成就。

这就好像是在过去，我们根本想象不到有一天可以不带钱包、证件等出门，可是如今只需要一部手机，一切都被装了进去。

拿人类太空探索来说，似乎再过10年-20年之后，我们就会真的在月球上拥有太空基地了，甚至未来普通人也有机会去太空旅行。

可以说，时代不断在进步、科学不断在发展，相信用不了多久，软体机器人研发方面，就会有更多的成果传来，未来会成为人类生活中重要的一部分。

说得极端一点，人形，也就是两手两足的机器人，唯一的用处蒙层硅胶做高端充气娃娃。人的两手两足是来自远古鱼类的两个胸鳍两个腹鳍，在这基础上进化出来的所有动物只有四个肢没法多长，所以要么四个都拿来行走（大部分陆生脊椎动物），要么两个行走两个抓取（人类，部分灵长类），要么两个支撑兼抓取两个飞行（鸟类）做机器人完全没有这些限制，大部分时候轮式或履带式都比足式好用，那就用轮子履带，少部分必须用足的情况三足四足六足都是比两足更好的选择，算法简单稳定性好。手也同样可以根据需求往上加，有必要的话加到十个八个都不是问题。还有眼睛，脊椎动物始祖就只有两个眼睛，所有后代都受此限制，要么分置两侧获取大视野，要么排在前面获取距离感。机器人为什么也得两个？四个是至少的，保证360度视野，有必要的话整得跟西游记蜈蚣精一样满身都是也无不可。

软体机器人可以极大限度的模仿人类，让机器人更像人类一样存在，比普通机器人需要的技术更先进，因此科学家对它很有兴趣，想把软体机器人制造出来，代表更强大的科技水平。