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在机器人的大军中，有一个后起之秀，那便是软体机器人。无限多的自由度和连续的变形能力，可以大范围内任意改变自身形状和尺寸；柔软的触感促使其人机交互操作更加安全，因而软体机器人不断的扩充着机器人的应用领域，成为机器人的未来发展趋势。 小编我为大家总结了一些关于软体机器人的相关知识，以方便大家进一步学习。首先从软体机器人进化过程中的关键技术说起。 制动器是软体机器人设计中最先遇到的挑战，最早期出现的软体机器人是以气动驱动的，如美国克莱姆森大学的Walker教授团队研制的模仿大象鼻子的软体机器人Octarm，这种机器人还被称作连续型机器人，采用“无脊椎”的柔性结构，不具有任何离散关节和刚性连杆。OctArm利用McKibben气动人工肌肉作为驱动装置，机器人总长为110cm，在结构上分为4节，每节长度约为40cm，每节由6段或者3段人工肌肉驱动，均具有2自由度的弯曲能力，整个机器人共具有12个自由度。OctArm能够抓取复杂形状的物体，并可在受限工作空间内运动，其末端最大运动速度可达0.8m/s，在4.5bar的压力状态下，该机器人在垂直方向的负载能力可达12kg，在横向的负载能力可达0.5kg。 软体机器人广泛应用的驱动方式还有采用形状记忆合金，如美国麻省理工学院参与研发的Meshworm蠕虫机器人便应用了形状记忆合金弹簧。Meshworm的主体为一个聚合管，周围环绕网格状金属线形成人造肌肉，通过模仿蚯蚓环肌纤维制造5个不同运动环节。当电流通过部分金属线时，金属线收缩挤压聚合管移动。研究人员还创建了相关算法，向机器人的5个分节依次发送收缩波，挤压管子向前移动。机器人的身体柔软性允许它承受锤子打击而不受任何损害。 以上两种都是有关于软体机器人的物理驱动，软体机器人的驱动方式还包括电活性聚合物驱动，和化学能转化成机械能的化学驱动方式。 对于软体机器人的操作手的要求是它应该柔软不能对接触到的物体有所伤害，但它也必须具有一定的刚度能够保证抓起和操作物体。在这方面芝加哥大学、康奈尔大学和iRobot公司合作研发的万能钳便表现的非常出色。 这个万能钳由具有弹性的薄膜和大量的颗粒材料组成。当薄膜内有空气时万能钳处于松软的状态以便适应抓取物的形状，而当薄膜的腔室被抽成真空时它的刚度也会立马提升40倍（如从0.2N / mm至7.8N / mm）从而成功将物体提起。 相比于传统意义上空气动力方法在软体机器人身上的应用，目前更广泛使用的还是Pneu-Net方法。如美国哈佛研究人员受到鱿鱼与蠕虫等动物的启发，混和有机化学、软质材料与机器人技术，创造出了一个软质机器人Multigait soft robot。 这款机器人充分体现了软体机器人的有点，即可变形穿过狭窄的空间。 此外这款机器人还开辟软体机器人新的制作工艺—3D打印。由于软材料不能被加工、研磨、雕刻和仿造，只能进行塑造、拉伸等，这些都加大了软体机器人的制造难度。3D打印机可以利用不同材料打印出人们需要的形状，使软体机器人的制作变得更加容易。 章鱼是自然界中软体动物的代表，章鱼具有一个完全无骨的身体，并且可以拉升，其爪硬化之后又具有足够的强度进行抓握、操纵、游泳等运动，因而是科学家们研究软材料控制模型的理想生物体。 意大利圣安娜高等学校的一个实验室便成功研制了一款模仿章鱼的机器人，这不仅需要了解八个爪的运动形态并且建立模型和控制这些连续结构，还需要制造一个可伸展的敏感皮肤，理解章鱼的吸盘在水中的工作机制、推到运动和游泳的原则等等。这款章鱼机器人，用电缆来取代SMA，用硅树脂来打造章鱼爪，每一只爪子中包含一支钢制电缆。爪子它能自动拉长或是缩短。爪子的每一个简单动作都能提供能量。 |
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