軟體機器人落地商業(yè)場景主要是醫(yī)療和軍用場景

（原標題：“以柔克剛”，軟體機器人了解一下）

摘要： 從目前來看，軟體機器人的落地商業(yè)場景主要是醫(yī)療和軍用場景。

試想一下，如果讓“軟軟的機器人”為病人做手術是一種怎樣的感受呢？如今，在超微創(chuàng)手術領域，軟體機器人（又稱柔軟機器人）已經(jīng)開始發(fā)揮自己的作用了。

目前，美國哈佛大學和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員合作開發(fā)出一種軟體機械裝置，可在不與血液接觸的情況下幫助心臟跳動泵血。這種可定制的柔性設備，或催生出新的心力衰竭治療方案，對于心衰患者來說是一個福音。

軟體機器人的商用化無疑改變著人們對于機器人的傳統(tǒng)認知，從一如鋼鐵模樣的“壯漢”到柔軟如初的“萌妹子”，軟體機器人讓機器人市場更加豐富多元。

“硬”還是“軟”，這是一個問題

工業(yè)流水線上的機器人、掃地機器人、烹飪機器人，這些機器人在人們的印象中，都是機械化、缺少人體肢體動作的靈活性等基本印象，他們太“硬”了，這也是為了適應自身的驅動方式。目前，主流機器人都是機械驅動的，以電動機為動力源，通過電動機的轉動，把能量輸送給齒輪和連桿，然后齒輪和連桿帶動機器人運動。

用電動機、齒輪和連桿驅動機器人，其首先需要承受得住各種驅動連桿帶來的外力，因此他們需要十分硬實的基礎結構。如果利用連桿驅動的機器人是軟體的，齒輪一轉， 連桿一搖，它立即就會被絞變形。對于軟體機器人來說，其一般難以承受連桿傳輸?shù)臋C械動力，因而含有電動機、齒輪、連桿的機器人，大都是些鋼鐵機械構件。

因此，機械驅動機器人更多完成較為機械簡單的任務，難以完成精細任務。比如連桿驅動的機器人能夾起杯子，卻難握住杯子，讓它握住一枚繡花針就更難了。

“夾”與“握”有著本質(zhì)性的區(qū)別，“夾“是低級的機械動作，“握”是具有人手功能的精細動作，從夾到握其實是普通機器人到軟體機器人的技術跨越。

軟體機器人模仿于自然界的許多軟體動物，由可以承受大應變的柔軟材料制成，且具有多自由度和連續(xù)變換的能力，可在大范圍內(nèi)任意改變自己身形和尺寸。因為主動變形與被動變形能力的結合，機器人可以擠過比自身常態(tài)尺寸小的縫隙，進入傳統(tǒng)機器人無法進入的空間。

軟/硬機器人比較

“七十二變”如何以柔克剛

軟體機器人發(fā)展至今，主要的結構類型可以分為三類：靜水骨骼型、肌肉型靜水骨骼型以及其他結構。

大部分軟體動物(如蠕蟲、?？?沒有剛性骨骼，而是由表皮、肌肉、體液、神經(jīng)系統(tǒng)組成。其典型結構是肌肉構成封閉腔，內(nèi)部充滿體液，形成靜水骨骼結構，典型的是仿毛蟲軟體機器人和Blob bot。

仿毛蟲軟體機器人及Blob bot

典型的肌肉性靜水骨骼結構由相互對抗的橫肌和縱肌組成，當橫肌收縮時身體向縱向伸展；當縱肌收縮時，身體向橫向伸展，體積始終保持不變。動物的舌頭、大象鼻子、章魚觸手都是肌肉性靜水骨骼結構。而其他結構主要為氣動運動鏈和蠕動跳躍機器人。

在具體應用層面，由哈佛大學研制的名為“Octobot”的軟體機器人，自帶運動燃料，可通過調(diào)控內(nèi)部氣體實現(xiàn)自主運動，既不需要連接計算機獲取指令，也不包含任何電子元件，因而具有著柔軟的身體。

世界首個自主運動的軟體機器人：Octobot

與普通機器人相比，軟體機器人可通過內(nèi)部化學物質(zhì)實現(xiàn)顏色可變發(fā)光，并可通過充氣增壓和通道膨脹實現(xiàn)快速移動。當前的研究情況表明，軟體機器人可在30秒內(nèi)迅速變身，一旦完成顏色轉換， 顏色層就不再需要動力來維持色彩，移動到特定位置后常常與背景難以區(qū)分，形成真正的“七十二變”。同時，一些軟體機器人在設計之初就巧妙參照了仿生模型外觀，利用3D打印工藝制造能夠“以假亂真“，肉眼難以分辨。

醫(yī)療軍事領域稱軟體機器人“發(fā)力點”

從目前來看，軟體機器人的落地商業(yè)場景主要是醫(yī)療和軍用場景。智能相對論分析師柯鳴認為，目前軟體機器人的發(fā)展前景是相當可期的，學術界也正在如火如荼的進行著此類研究，科學家們試圖創(chuàng)造一種不同于傳統(tǒng)機器人的新型機器人整體。

從軍事應用場景來看，軟體機器人確實大有發(fā)展空間。“以柔克剛”的自身體質(zhì)可以讓機器人在收到外界沖擊和破壞時不易受損，這極大的增強了軟體機器人的存活能力。此外，由于不具備電子元件，軟體機器人在電磁偵察系統(tǒng)下容易躲避各類設備的追蹤。未來，加裝了特定武器的軟體機器人，可以更便利地承擔各類偵查任務，甚至可以在特定條件下給敵人以致命一擊。

在醫(yī)療領域，“人小鬼大”的軟機器人還可以成為醫(yī)生的優(yōu)秀醫(yī)療助手。軟體自己人的硬度與柔軟度與人類皮膚和肌肉較為接近，因此可穿戴性和皮膚親和性較好。因此，作為假肢、人造外骨骼等可穿戴設備或用于模擬肌肉運動，軟機器人似乎成了一個最為優(yōu)秀的人選。

在微創(chuàng)手術（MIS）領域，軟體機器人更是有著極大的“用武之地”。軟體機器人的應用，可以突破傳統(tǒng)微創(chuàng)外科手術方法的局限，比如，自由度低的手術設備對手術造成的局限。倫敦大學研制出剛度可控的章魚狀外科手術機器人手臂，其應用仿生原理，根據(jù)手臂機械性能的需要通過控制機械手臂的剛度更好地配合手術進行，柔軟的材質(zhì)將手術的傷害降到最低。

剛度可控的章魚狀微創(chuàng)外科手術機器人手臂

進入市場，軟體機器人的壁壘在哪里？

誠然，軟體機器人作為新事物，其發(fā)展后勁十足，但是智能相對論分析師柯鳴認為，綜合其市場化過程來看，其依然有著自身的壁壘。

首先，理論上，軟體機器人可以實現(xiàn)無限自由度的運動，然而在實際操作過程中，這種相對于傳統(tǒng)機器人的優(yōu)勢受限于驅動方式和制動器數(shù)量，想要精確控制機器人的運動，這需要大量的傳感器的信息和數(shù)據(jù)反饋，這在實際應用過程中難以保證其實時性。

其次，軟體機器人醫(yī)療、軍事、養(yǎng)老以及勘測領域都有著重要作用和良好發(fā)展前景，但是其高昂的應用成本和生產(chǎn)成本極大限制了此類新技術的普及。為了實現(xiàn)商業(yè)上的可行性和實際生產(chǎn)生活中的應用，軟體機器人在其技術普及性和技術價格方面做出努力。

最后，可自帶燃料運動的軟體機器人“八爪怪”，主要依靠體內(nèi)攜帶的雙氧水燃料進行供能，而一次攜帶的能量只能勉強支撐4~8分鐘的運動。同時，現(xiàn)有的軟體機器人自主轉向能力幾乎為零，急需加裝額外傳感器實現(xiàn)對障礙物的自動規(guī)避，這又涉及整個軟體機器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計。

當然，從目前來看，軟體機器人的設計方法還不成熟，如何平衡靈活性、承載能力和可靠性等指標還存在困難。為進行優(yōu)化設計，需要建立精確的物理模型，而建立此模型又是一個具有挑戰(zhàn)性工作。

總之，軟體機器人在我國制造業(yè)水平不斷提升的當下，其也正準備迎來快速增長期，其也極有可能成為中國下一個經(jīng)濟增長點，隨著軟體機器人在商業(yè)及各行業(yè)的落地，中國的軟機器人行業(yè)將大有可為。（本文首發(fā)鈦媒體）

【鈦媒體作者：智能相對論（微信id:aixdlun），文/柯鳴】

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