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说到机器人，你可能会想到变形金刚或者哆啦A梦这些金属打造的硬头硬脑的家伙。假如告诉你，机器人可以像橡皮泥一样变化成各种形状，甚至能够像风一样穿过任何缝隙，你相信吗？ 大象鼻子的灵感 本期侨界之星的主人公陈刚研究的就是这种另类机器人——软体机器人。物如其名，软体机器人的最大特点就是它的柔软性和变形能力。 2002年，当陈刚在法国开始研发软体机器人时，主要是针对医疗微创手术。但是他发现，“主流的机器人都是模仿人类肢体结构。虽然动作精确度高，但是柔软性和适应环境的能力不高。像人体内部这样不规则的空间，传统机器人很难自如行动。” 为了找到更具灵活性的机器人运动结构，一直从事机器人自动化研究的陈刚想到了大象鼻子。“大象鼻子虽然看起来很笨重，但其实它的灵活度很高，能做许多人类肢体做不到的动作。”陈刚说。 大象鼻子是典型的肌肉型静水骨骼结构，由相互对抗的横肌和纵肌组成。借助近4万块富有弹性的小肌肉，能够灵活地完成动作指令。“要模仿大象鼻子不能借助之前的‘关节’控制结构，只能另辟蹊径。” 经过三年半的努力，陈刚才提出了基于几何变形的软体机器人的建模理论和控制方法，解决了软体机器人研发在运动控制上的关键问题。 陈刚提出的建模理论成为世界上软体机器人研发领域的重要理论，但是他放弃了国外的优厚条件进入中联重科，将核心技术运用到工程机械的柔性智能控制上。 打开另类空间 然而不管是国内还是国外，软体机器人都需要在传统工业机器人一统天下的局面中打开市场。 在法国深造期间，陈刚研发的是智能化微创医疗手术机器人，因此对于传统机器人与软体机器人的优劣十分了解。 与传统机器人相比，软体机器人更符合微创手术的要求。“医疗微创手术需要在小开口的条件下，进入人体进行高精细度的手术。传统机器人依赖金属工作操作人体软组织，常会引起肠道受损、血管破裂等问题。软体机器人则可以利用橡胶部位减少手术创伤的可能性。并且软体机器人可以进入很小的空间，改变自己的体形，适应人体器官的构造。”陈刚详细地解释了软体机器人的优势所在。 除了在医疗领域具备独特优势之外，陈刚认为在其他复杂空间，软体机器人也可以大展拳脚。“地震、矿难等灾害需要深入废墟寻找和帮助受害人，核反应堆和宇宙空间站的检修都需要机器人在复杂环境中作业。”陈刚说。 想说爱你不容易 聊到软体机器人的优势，陈刚如数家珍：“现在服务机器人的手臂非常贵，而软体机器人却可以让它的手臂更轻薄，成本也更加低廉。而且软体机器人采用的是新型柔软材料，在与人互动过程中的安全性更高。” 但是对于软体机器人产业化面临的巨大挑战，陈刚也有清醒的认识：“从产品设计、材料运用到打印制造，软体机器人都与传统机器人截然不同。它的产业化就意味着要颠覆整个传统工业机器人的产业链。” 而与国外相比，中国软体机器人的研究起点更低。“现在中国的相关研究还是初期阶段，国内仅仅有几家在做，而且主要是局部点方面的研究。”陈刚遗憾地说，“国内的研究环境也很狭窄，我目前从事的也不是软体机器人，而是将核心技术运用到工程机械上。我希望未来能够回到软体机器人的研发，也希望国内软体机器人的研发人员能够有良好的研究条件。” 看来，陈刚在软体机器人领域中还有很长的路要走。 |
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