在CES的舞臺上，各式各樣、功能各異的機(jī)器人已不鮮見。然而，無論是教育類玩具機(jī)器人，物流或?qū)C(jī)器人，還是家用掃地機(jī)器人，或當(dāng)前火熱的人形機(jī)器人，從其技術(shù)范式來看，都可以歸為同一類，即“剛性”機(jī)器人——采用了剛性材料、電機(jī)關(guān)節(jié)和各類復(fù)雜傳感器。雖然目前剛性機(jī)器人的應(yīng)用已很常見，但也只覆蓋了千行百業(yè)豐富場景的冰山一角，想要真正融入人類社會生活，服務(wù)更多行業(yè)和場景，仍需克服在適應(yīng)性、安全互動和成本等方面的挑戰(zhàn)。
而與之對應(yīng)的則是“軟體”機(jī)器人——采用軟性材料，以氣/液體驅(qū)動，輕巧靈活、安全互動、易于變形，更適合與人和作業(yè)環(huán)境存在大量交互的復(fù)雜多變場景。作為一項前沿科技，軟體機(jī)器人現(xiàn)階段更多存在于實驗室研發(fā)場景中，如軟體魚、蛇、蠕蟲等形態(tài)的機(jī)器人，鮮有出現(xiàn)在人類生活中。在即將到來的CES 2025大展上，多款已商用推廣的軟體機(jī)器人將重磅亮相，為世界了解這一全新“物種”提供窗口。
機(jī)器人普及應(yīng)用?
還有兩大“瓶頸”必須突破
在先進(jìn)制造與人工智能等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，引領(lǐng)生產(chǎn)力變革升級。然而，現(xiàn)有的各類工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人雖然種類繁多，但總體來看依然局限于工業(yè)生產(chǎn)、特種作業(yè)和迎賓、送餐、清潔、教育等特定生活服務(wù)領(lǐng)域，對于復(fù)雜多樣的社會行業(yè)和場景分類，只打開了冰山一角，尚不能實現(xiàn)大規(guī)模普及應(yīng)用?？苹闷袡C(jī)器人無所不在的未來世界，似乎還遙不可及——更多行業(yè)、更多場景對機(jī)器人普及應(yīng)用的需求，對機(jī)器人的“適應(yīng)性”與“成本”提出了更高要求，而這也恰恰是現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)的兩大瓶頸：
一方面，在人類紛繁復(fù)雜的日常經(jīng)濟(jì)與生活場景中，從簡單家務(wù)勞動到復(fù)雜服務(wù)工作，再到千奇百怪的各種行業(yè)場景……復(fù)雜多變且不規(guī)則的作業(yè)環(huán)境，以及多樣化、高互動的任務(wù)，決定了機(jī)器人必須具備超強(qiáng)的適應(yīng)性與安全性。而由于金屬剛性材料、剛性關(guān)節(jié)、電機(jī)驅(qū)動等特點(diǎn)，常見的剛性機(jī)器人往往結(jié)構(gòu)堅硬，運(yùn)動自由度相對匱乏，且缺少簡單的感知交互能力，更適宜在“框定”范圍內(nèi)，執(zhí)行簡單、重復(fù)的任務(wù)，如工業(yè)生產(chǎn)線上的裝配、噴漆、切割等，或是室內(nèi)、游泳池、草坪等區(qū)域的清掃維護(hù)，對復(fù)雜多變的環(huán)境、任務(wù)、外部互動則難以適應(yīng)。
比如，由于無法自由彎曲或扭曲，在某些需于狹小空間內(nèi)操作的任務(wù)中，機(jī)器人受自身結(jié)構(gòu)所限便難于開展作業(yè)。此外，在需要與作業(yè)目標(biāo)，甚至人類進(jìn)行物理交互時，機(jī)器人由于其高剛度，也很容易造成意外傷害。以常見的掃地機(jī)器人為例，如何應(yīng)對室內(nèi)復(fù)雜的空間布局、多樣的家具和物品等各類屏障;如何在作業(yè)時應(yīng)對人類或?qū)櫸锟赡馨l(fā)生的干擾并保護(hù)其安全，以及如何處理不同類型或意想不到的臟污等，一直是其需要克服的主要挑戰(zhàn)。
事實上，即便是在機(jī)器人應(yīng)用最多的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，機(jī)器人的普及應(yīng)用依然受到“適應(yīng)性”不足的巨大限制。根據(jù)國際機(jī)器人協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前全球工業(yè)界只解決了3% - 4%的規(guī)則與剛性物品的自動化生產(chǎn)搬運(yùn)問題，剩余96%左右的柔性異形、易損物品，仍只能使用人工上下料。此外，在一些需要人機(jī)協(xié)同的場景下，出于安全考慮，機(jī)器與人往往不能同時活動在同一空間，或是不能發(fā)生直接的物理接觸，這也大大限制了人機(jī)協(xié)同的應(yīng)用和效率。
另一方面，多場景下高頻次的使用需求，也對機(jī)器人的成本提出挑戰(zhàn)。麥肯錫全球研究院的報告指出，雖然自動化和機(jī)器人技術(shù)在提升生產(chǎn)效率方面具有顯著優(yōu)勢，但高昂的成本仍是阻礙其廣泛應(yīng)用于中小企業(yè)和日常生活領(lǐng)域的主要障礙之一。目前，常見的機(jī)器人往往硬件構(gòu)成復(fù)雜，包括控制器、傳感器、精密減速器、交流伺服電機(jī)等，價格昂貴，加之復(fù)雜的控制系統(tǒng)和維護(hù)需求，導(dǎo)致整體成本居高不下，增加了終端用戶長期使用的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，限制了在大眾市場的大規(guī)模推廣。以當(dāng)前普遍使用剛性機(jī)器人技術(shù)的人形機(jī)器人為例，根據(jù)MacquarieResearch在2023年發(fā)布的報告，一臺人形機(jī)器人僅硬件總成本就達(dá)到5萬美元，普通用戶和眾多企業(yè)往往難以承受。
除了生產(chǎn)成本外，金屬件的磨損，復(fù)雜傳感器的脆弱，不同部件間的縫隙等，也使得機(jī)器人在面對雨雪風(fēng)沙、極熱極寒等惡劣環(huán)境時，更容易受到環(huán)境影響而出現(xiàn)故障，影響作業(yè)效率乃至壽命，使整體使用、運(yùn)維和更新成本相對難于控制。
軟體機(jī)器人技術(shù)：
更多行業(yè)實現(xiàn)機(jī)器人賦能的理想選擇
事實上，為了滿足更多行業(yè)和場景的應(yīng)用需求，業(yè)內(nèi)一直通過各種手段在讓機(jī)器人更“軟”的方面做出努力，越來越多的機(jī)器人產(chǎn)品或解決方案開始強(qiáng)調(diào)“柔性”、“安全”、“靈巧”等特點(diǎn)。例如，現(xiàn)在火熱的“協(xié)作臂”概念，就是試圖通過更輕的材料、更靈活的關(guān)節(jié)、更多的傳感器等，讓機(jī)器人相對更安全，從而增加與人的互動能力。然而，這些嘗試仍然局限于剛性機(jī)器人這一技術(shù)路線，沒有從底層技術(shù)上進(jìn)行革新，對于機(jī)器人普及所面對的兩大核心瓶頸，只能不斷接近，無法徹底突破。
直到2010年左右，“軟體機(jī)器人技術(shù)”被美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家推向前沿?zé)狳c(diǎn)，并迅速推動研發(fā)成果落地，引領(lǐng)新一代機(jī)器人底層核心技術(shù)發(fā)展，為機(jī)器人的大規(guī)模普及應(yīng)用找到了突破口。與傳統(tǒng)剛性機(jī)器人相比，軟體機(jī)器人在材料、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式、智能等各個方面都實現(xiàn)了顛覆式變革。
材料方面，軟體機(jī)器人摒棄了堅硬的金屬，轉(zhuǎn)而采用如硅膠、彈性體等柔韌且富有彈性的復(fù)合材料，帶來柔軟而靈活的軀體;結(jié)構(gòu)設(shè)計上，軟體機(jī)器人融入了更多的柔性體腔與關(guān)節(jié)，這一創(chuàng)新使得它們能夠輕松實現(xiàn)復(fù)雜多變的形態(tài)轉(zhuǎn)換;至于驅(qū)動方式，軟體機(jī)器人則采用了氣壓與液壓驅(qū)動技術(shù)，通過精準(zhǔn)調(diào)控壓力的大小與方向來驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)動，從而確保動作既柔和又精準(zhǔn);在智能方面，由于本體的顛覆式差異，也為機(jī)器人的感知、控制和智能能力提供了全新的可能。
基于這些“先天基因”，軟體機(jī)器人從底層技術(shù)上克服了傳統(tǒng)機(jī)器人不夠安全、適用性低、成本高等缺陷，更適合與人和環(huán)境大量互動的復(fù)雜多變場景，具備面向更多行業(yè)與場景的廣闊應(yīng)用潛力，讓大規(guī)模普及應(yīng)用成為可能。換而言之，對更多行業(yè)和場景來說，軟體機(jī)器人技術(shù)是其實現(xiàn)機(jī)器人賦能甚至大規(guī)模推廣應(yīng)用的理想選擇。
中國科大計算機(jī)學(xué)院的一項實驗研究報告顯示，在相似操作場景(如抓取形狀不規(guī)則的礦石樣本)下，軟體機(jī)器人的抓取成功率從剛性機(jī)器人的70%提高到了85%。這顯示了軟體執(zhí)行器在處理復(fù)雜形狀物體時的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢來源于其柔軟可變形的特性，能夠更好地貼合物體表面。更值得一提的是，軟體機(jī)器人柔軟的材質(zhì)與溫和的驅(qū)動方式，在碰撞時能有效緩沖沖擊力，極大降低了對作業(yè)目標(biāo)、人員及機(jī)器人自身的傷害風(fēng)險。
而成本方面，軟體機(jī)器人以高分子材料為主，相比金屬材料更具價格優(yōu)勢;同時，結(jié)合3D打印等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行定制化生產(chǎn)，可大幅縮短開發(fā)周期，并降低零部件生產(chǎn)成本。如果配備自感知能力，更無需復(fù)雜的各種傳感器，成本還可進(jìn)一步降低。
Pliabot®柔韌技術(shù)
讓軟體機(jī)器人走向通用化
作為機(jī)器人學(xué)科的前沿技術(shù)領(lǐng)域，當(dāng)前，軟體機(jī)器人的研究與應(yīng)用還主要集中在科研機(jī)構(gòu)的實驗室中，目前全球僅有少數(shù)幾家公司實現(xiàn)了軟體機(jī)器人技術(shù)在部分領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用，例如德國的Festo公司，其開發(fā)的軟體機(jī)器人實現(xiàn)了高度的靈活性和適應(yīng)性，可應(yīng)用于精密裝配、物料搬運(yùn)等領(lǐng)域;英國CMR Surgical開發(fā)的一種多用途手術(shù)機(jī)器人，特別適用于腹腔鏡手術(shù)，體積小，靈活度高，可以模仿人類手腕的運(yùn)動，提供精細(xì)的操作能力……盡管這些案例主要集中于工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域，但軟體機(jī)器人展現(xiàn)出的巨大應(yīng)用潛力已得到行業(yè)充分認(rèn)可，為機(jī)器人的跨行業(yè)、跨場景普及應(yīng)用提供了新的方向。
而著眼于更多行業(yè)和場景對機(jī)器人賦能的強(qiáng)烈需求，依托深耕軟體機(jī)器人核心技術(shù)十余年的深厚積累與創(chuàng)新，萬勛科技以技術(shù)的廣泛應(yīng)用為突破路徑，首創(chuàng)了具備強(qiáng)大商業(yè)化能力的通用軟體機(jī)器人技術(shù)——Pliabot®柔韌技術(shù)，為機(jī)器人普及應(yīng)用提供了顛覆性的全新技術(shù)路線，打造安全、靈巧、輕盈、強(qiáng)韌、可負(fù)擔(dān)的機(jī)器人產(chǎn)品與解決方案。
Pliabot®柔韌技術(shù)由軟體機(jī)器人技術(shù)派生而來，基于該技術(shù)打造的柔韌機(jī)器人，具備“類人肌體，過人能力”的獨(dú)特性能——通過軟材料仿生肌肉和神經(jīng)元智能復(fù)刻人類肌肉的柔韌特性，以氣壓/液壓驅(qū)動，結(jié)合小腦智能、大腦智能和云端智能，實現(xiàn)機(jī)器人本體和智能系統(tǒng)的全棧創(chuàng)新，既保留了軟體機(jī)器人高適應(yīng)性、安全互動、低成本的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了作業(yè)能力的短板，獲得遠(yuǎn)超剛性機(jī)器人的負(fù)重比，更獲得了比人類更強(qiáng)的耐久作業(yè)與靈活作業(yè)能力，具備高環(huán)境抗性、高負(fù)重比、低成本、任務(wù)泛化性、安全性五大核心優(yōu)勢。
這其中，“類人肌體”是Pliabot®技術(shù)強(qiáng)大商用能力的關(guān)鍵——在軟體機(jī)器人領(lǐng)域最常見的純軟體機(jī)器人，由于軟材料自身剛度低，在實際進(jìn)行作業(yè)時很難控制自身的運(yùn)動穩(wěn)定性，以及輸出有力的大負(fù)載。例如，在嘗試讓軟體機(jī)器人執(zhí)行抓取任務(wù)時，其柔軟的軀體往往難以施加足夠的力以穩(wěn)定抓取物體。相比之下，Pliabot®柔韌機(jī)器人技術(shù)參考人類肌體，以剛?cè)崛诤系姆绞浇o軟體機(jī)器人加入“骨骼”和“脊梁”，讓它們既能在開展作業(yè)時 “挺起腰板”，又能依靠柔韌性提供靈活性與安全保障，達(dá)到“多剛一分則魯莽，多柔一分則儒弱”的佳境?？恐桓碧焐霉趋?，滿足多樣化的作業(yè)需求。
而在面向更多行業(yè)和場景的通用性方面，為了更好地推動軟體機(jī)器人技術(shù)的快速應(yīng)用，Pliabot®柔韌技術(shù)以模塊化開發(fā)平臺，復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)模組，開發(fā)出柔韌肌肉、柔韌關(guān)節(jié)、柔韌單臂、柔韌雙臂、柔韌本體系統(tǒng)等多形態(tài)靈活應(yīng)用，可組合各類末端執(zhí)行工具及移動底盤、升降機(jī)、流水線、可穿戴設(shè)備、無人飛行器乃至機(jī)器狗、人形機(jī)器人等不同載具平臺，在兼顧機(jī)器人未來形態(tài)長期演進(jìn)的同時，能更加靈活地滿足高空作業(yè)、新能源智駕、工業(yè)制造、商業(yè)服務(wù)、家庭服務(wù)等不同領(lǐng)域、行業(yè)和場景的實用性與規(guī)模應(yīng)用需求，具備極強(qiáng)的通用性和商業(yè)化能力。
目前，萬勛科技基于Pliabot® 柔韌技術(shù)推出的多款柔韌機(jī)器人產(chǎn)品，已應(yīng)用于高空清潔、智駕充電、能源運(yùn)維、應(yīng)急救援、環(huán)境保護(hù)等十余個不同行業(yè)的豐富作業(yè)場景，服務(wù)全球100多個國家、地區(qū)和城市的客戶。其中，業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的 “獵戶座”系列空中柔韌機(jī)器人，創(chuàng)造性地將柔韌臂、柔韌關(guān)節(jié)與無人機(jī)深度整合、適配輕載/重載多系列機(jī)型，已發(fā)展出精準(zhǔn)作業(yè)、柔韌噴灑、主動釋放和接觸式檢測四大產(chǎn)品線，為高空清潔、能源運(yùn)維等諸多行業(yè)提質(zhì)、降本、增效;萬勛原創(chuàng)的“麒麟座”柔韌自動充電機(jī)器人，具備獨(dú)特技術(shù)路線和顛覆式性能與成本優(yōu)勢，非常適于規(guī)?；逃貌渴穑壳吧虡I(yè)化進(jìn)展持續(xù)加速，為智駕體驗升級和新能源車行業(yè)發(fā)展提供了新動能。
隨著柔韌技術(shù)的不斷迭代，軟體機(jī)器人也將不斷加速走進(jìn)人類經(jīng)濟(jì)與生活，開啟人機(jī)和諧共融的新生態(tài)。在此過程中，萬勛科技將持續(xù)加大核心技術(shù)攻關(guān)，以通用軟體機(jī)器人技術(shù)的升級與應(yīng)用引領(lǐng)機(jī)器人技術(shù)革命，推動科技成果與更多行業(yè)的深度融合，助力人類遠(yuǎn)離艱險繁復(fù)的作業(yè)，加速機(jī)器人時代到來。
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