軟體機(jī)器人也有“七十二變”

張敏

未來(lái)的某一天，當(dāng)你在街頭遇到一只大搖大擺的“章魚(yú)”，甚至它還會(huì)對(duì)你點(diǎn)點(diǎn)頭、揮揮爪，請(qǐng)不要驚慌，這是目前已經(jīng)研制成功的軟體機(jī)器人。不久前，哈佛大學(xué)就研制出一款名為“Octobot”的軟體機(jī)器人。這款軟體機(jī)器人只有手掌大小，自帶運(yùn)動(dòng)燃料，可通過(guò)調(diào)控內(nèi)部氣體實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)，既不需要連接計(jì)算機(jī)獲取指令，也不包含任何電子元件，不禁令人嘖嘖稱奇。由于Octobot采用3D打印技術(shù)配合柔性材料制造，因而具備了完全柔軟的“身體”。

軟體機(jī)器人可不同于一般的鋼鐵“硬漢”，其采用的結(jié)構(gòu)和材料包括硅膠、液晶等彈性物質(zhì)，具有較高的自由度，不僅可以較好地適應(yīng)外界環(huán)境，更可在外力作用下巧妙變身。軟體機(jī)器人理論上具有無(wú)限多自的由度，可實(shí)現(xiàn)靈活彎曲、扭轉(zhuǎn)，即使遭受到外界撞擊也不會(huì)對(duì)自身產(chǎn)生大的傷害。基于這一優(yōu)良血統(tǒng)，軟體機(jī)器人可在空間狹小、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下完成常人難以匹敵的復(fù)雜任務(wù)。

“八爪怪”軟體機(jī)器人其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)氣動(dòng)導(dǎo)管，通過(guò)內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體聚集壓縮，并利用氣體的壓強(qiáng)變化實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。以往的軟體機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)上都存在通病，由于供能和控制部分通常需要連接機(jī)器人軀體，軟體機(jī)器人在移動(dòng)時(shí)背后經(jīng)常拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的電線，嚴(yán)重影響了軟體機(jī)器人的自主運(yùn)動(dòng)。如今，“八爪怪”軟體機(jī)器人通過(guò)軀體內(nèi)部集成的運(yùn)動(dòng)器和控制系統(tǒng)自主運(yùn)動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)了健步如飛乃至飛檐走壁。

與普通機(jī)器人相比，軟體機(jī)器人可通過(guò)內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)顏色可變發(fā)光，并可通過(guò)充氣增壓和通道膨脹實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)。目前研究的軟體機(jī)器人可在30秒內(nèi)迅速變身，一旦完成顏色轉(zhuǎn)換，顏色層就不再需要?jiǎng)恿?lái)維持色彩，移動(dòng)到特定位置后常常與背景難以區(qū)分。同時(shí)，一些軟體機(jī)器人在設(shè)計(jì)之初就巧妙參照了仿生模型外觀，利用3D打印工藝制造出來(lái)后簡(jiǎn)直可以“以假亂真”，肉眼不仔細(xì)觀察真的難以分辨。

事實(shí)上，軟體機(jī)器人的生產(chǎn)并不復(fù)雜，制作工藝相對(duì)較為簡(jiǎn)單。軟體機(jī)器人“八爪怪”的“大腦”，是一個(gè)可控制八個(gè)觸手運(yùn)動(dòng)的柔性微流控制芯片。在“八爪怪”出生的“產(chǎn)房”里，可以看到3D打印機(jī)、章魚(yú)形狀模具和用于3D打印的鉑金屬墨水等特殊材料。生產(chǎn)軟體機(jī)器人時(shí)，首先將特殊材料倒入章魚(yú)模具中覆蓋微流控制芯片，之后通過(guò)3D打印機(jī)在軟體機(jī)器人的身體里打印出可用于傳遞氣體的中空管道。這個(gè)管道可實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人的身體與“大腦”相連接并實(shí)現(xiàn)信息傳遞。再經(jīng)過(guò)一系列特殊的化學(xué)反應(yīng)，一個(gè)栩栩如生的章魚(yú)軟體機(jī)器人就誕生了。