也许你刚变出了一台表面坚硬的金属机器。虽然装备硬外骨骼的机器人很常见，但它们并不总是理想的。身体柔软的机器人，受到鱼或其他柔软的生物的启发，可能会更好地适应不断变化的环境，更安全地与人一起工作。机器人专家通常需要决定是为特定的任务设计硬体机器人还是软身体机器人。但这种权衡可能不再必要了。麻省理工学院的研究人员开发了一种软身机器人的概念，这种机器人可以按需转换为刚性机器人。该方法可以将刚性机器人的强度和精度与柔性机器人的流动性和安全性结合起来，成为新一代的机器人。        该论文的主要作者、麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的博士后詹姆斯·伯尔尼(James Bern)说：“这是我们试图从这两个世界中获得最佳效果的第一步。”伯尔尼将在下个月IEEE国际软机器人会议上介绍这项研究。伯尔尼的顾问，丹妮拉卢斯，谁是CSAIL主任和安德鲁和埃尔纳维特比教授的电气工程和计算机科学，是论文的另一作者。机器人专家已经试验了无数的操作机制。软机器人，包括在机器人手臂上充气气球状的腔室，或用真空密封的咖啡渣抓取物体。然而，对于软机器人来说，一个尚未解决的关键挑战是控制--如何驱动机器人的执行器以实现给定的目标。       直到最近，大多数软机器人都是手动控制的，但在2017年，伯尔尼和他的同事们提出，一种算法可以占据主导地位。通过一个模拟来帮助控制一个由电缆驱动的软机器人，他们为机器人选择了一个目标位置，并让一台计算机计算出每根电缆要拉多少才能到达那里。每次我们伸手时，我们的身体都会发生类似的情况：我们的手的目标位置被转化为手臂肌肉的收缩。现在，伯尔尼和他的同事们正在使用类似的技术来提出一个超出机器人运动范围的问题：“如果我用正确的方式拉电缆，我能让机器人表现得僵硬吗？”伯尔尼说，他可以--至少在计算机模拟中--得益于人类手臂的灵感。而单是二头肌的收缩可以使你的肘部弯曲到一定程度，同时收缩二头肌和三头肌可以使你的手臂僵硬地锁定在那个位置。简单地说，“你可以通过拉东西的两边来获得刚度，”伯尔尼说。所以，他把同样的原理应用于他的机器人。       研究人员的论文提出了一种同时控制缆索驱动软机器人位置和刚度的方法。这种方法利用了机器人的多根电缆--使用一些电缆来扭转和转动身体，同时利用另一些电缆来平衡彼此，以调整机器人的刚度。伯尔尼强调，这一进步不是机械工程的革命，而是控制电缆驱动的软机器人的一个新的转折。他说：“这是一种直观的方法，可以扩展你如何控制一个软机器人。”“它只是把(按需应变)的想法编码成电脑可以使用的东西。”伯尔尼希望有一天，他的路线图将允许用户控制机器人的刚性，就像机器人的运动一样容易。       在计算机上，伯尔尼用他的路线图来模拟各种形状的机器人的运动和刚度调整。他测试了当机器人加劲时，当被推时能抵抗位移的能力。一般来说，机器人仍然是刚性的，尽管它们不是从各个角度都是一样的。伯尔尼正在建造一个原型机器人来测试他的刚性按需控制系统。但他希望有一天能把这项技术带出实验室。“与人类互动绝对是软机器人的愿景，”他说。伯尔尼指出了在照顾人类病人方面的潜在应用。机器人它的柔软度可以提高安全性，而它变得僵硬的能力可以在必要时进行提升。伯尔尼说：“核心信息是让机器人的刚度更容易控制。让我们开始制造安全但也能按需行动的软机器人，并扩大机器人所能执行的任务范围。”来源：贤集网  

       软机器人比传统机器人更适合某些情况。当与环境、人类或其他生物互动时，橡胶制成的机器人结构固有的柔软性比金属更安全。软机器人也更擅长与不稳定或不确定的环境互动——如果机器人接触到一个无法预测的物体，它可以简单地变形，而不是撞到这个物体。这种可变形性直接适用于扎克·帕特森(Zach Patterson)在卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)软机器实验室的工作。作为机械工程博士候选人，帕特森受脆性星(一种相对快速和敏捷的海星)的启发，发明了一种软机器人。这个名叫帕特里克的机器人是第一个可移动的、不受束缚的水下爬行软式机器人。       帕特森说:“这是一个沿着海床爬行的机器人，这个平台的部分价值在于它的四肢是由橡胶制成的。”帕特森与机器人学博士候选人基恩·金(Keene Chin)和机械工程博士后助理安德鲁·萨伯豪斯(Andrew Sabelhaus)合作过。“它很容易在不确定的环境中变形。”帕特里克的四肢是由橡胶梁和四根嵌入的盘绕的电线组成，这些电线是由一种叫做形状记忆合金(SMA)的金属制成的，具体来说是由镍钛组成的。合金随温度的变化发生相变;在它经过相变的温度阈值后，它会变回记忆中的形状。在室温下，“不记得”的阶段，合金非常灵活，使PATRICK的四肢灵活和可变形的性能。为了让机器人移动，研究人员用电流击打它，使电线加热到超过过渡温度，使机器人的四肢收缩并向不同方向移动。       帕特森和他的同事在设计帕特里克时考虑了几个目标。其中一个目标是制造一种不受束缚的机器人，也就是不连接到通往外置电源和电子设备的电线上的机器人。“我们想把电力和电子设备安装在机器人身上;这是我们的核心目标。”“这是一个重要的步骤，它改变了你必须设计和制造机器人的方式。”       帕特森还试图为机器人开发一个电子和计算基础设施，这在传统的机器人技术中很常见。在软机器人领域，研究人员通常更专注于物理设计和能够演示功能，而不是围绕他们所设计的机器人建立一个成熟的计算基础设施。      研究人员使用机器人操作系统(ROS)为PATRICK建立了一个计算基础设施，这是一个用于机器人开发的计算机软件包。有了这个系统，团队可以命令PATRICK完成不同的任务，比如在水下移动去触球。很少有不受束缚的软机器人，能在水下爬行的就更少了，但Patterson认为这种基础设施的整合是PATRICK在软机器人领域的更大贡献。       “这种计算基础设施让我们能够做一些事情，比如到达太空中的指令点。据我们所知，这在软机器人文献中是独一无二的，”他说。“我们希望超越一次性的演示或特殊软件，创造一个更灵活的平台，我们可以使用它来测试不同的控制和规划算法以及不同的传感器。”       Patterson将这项研究视为软机器实验室进一步研究的催化剂，特别是在软机器人环境下探索控制理论和控制算法。关于PATRICK的未来，Patterson希望将仿生机器人与现实生活中的蛇尾星进行比较研究，创建一个信息反馈回路，利用机器人更好地了解蛇尾星，进而改进机器人的设计。来源：贤集网