從海洋生物獲取設(shè)計靈感,Soft Robotics軟體機(jī)器人功能奇特

時間:2017-05-16

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:為了設(shè)計出一種既能走路又能鉆進(jìn)門下小縫隙的軟體機(jī)器人,懷特塞茲尋求在人類之外的領(lǐng)域獲取靈感。與之前的每一位機(jī)器人技術(shù)專家一樣,懷特塞茲的團(tuán)隊最終在海洋中找到了這種靈感。

“情人節(jié)”的那一天,在馬薩諸塞州劍橋市的軟體機(jī)器人公司SoftRobotics,一名工作人員將Peeps品牌的心形棉花糖放在傳輸帶上。接著,機(jī)械臂將它們一個個夾起來,輕輕地放在附近的盒子里??雌饋?,整個過程都沒有要慶祝浪漫節(jié)日的意味,但這其實是一次值得紀(jì)念的勝利。

SoftRobotics的RL7及其他機(jī)器手可以可靠地實施我們每天無數(shù)次從事的體力工作,當(dāng)然也會從中學(xué)到許多東西。它們可以夾起柔軟的物體,放在需要它的地方,而且全程無需用計算機(jī)視覺系統(tǒng)或任何預(yù)先編好的程序來識別物體。

除了粉紅色的Peeps棉花糖,SoftRobotics的實驗室中放滿了各種奇形怪狀的物體——花生袋子、菲比精靈娃娃、《冰雪奇緣》塑料玩具等。SoftRobotics首席執(zhí)行官卡爾·沃斯(CarlVause)承認(rèn),實驗室具有成為“一元店”的潛質(zhì),里面每一件物品都是因為外形的易變性而被選中。但他解釋說,所有這些東西都充分反映了現(xiàn)實世界的產(chǎn)品。

SoftRobotics創(chuàng)立于2013年,如今硬件廠商和零售商利用該公司的機(jī)器手,抓取并打包任何東西——從巧克力、注塑模具到披薩生面團(tuán)。SoftRobotics的機(jī)器手看上去與人手不一樣,它們由卡通式四方橡膠、亮藍(lán)色指狀物組成,而指狀物可以猛地咬住目標(biāo),就像章魚捕捉獵物一樣。

SoftRobotics這一名稱讓人不禁想起用于制造機(jī)器手的軟體材料,以及整個機(jī)器人行業(yè)的一個子類別。沃斯回憶說,2011年他與喬治·懷特塞茲(GeorgeWhitesides)共同發(fā)表了一篇論文,從那時開始他就有了創(chuàng)建SoftRobotics的想法。懷特塞茲如今是SoftRobotics董事會成員。

在論文中,這位哈佛大學(xué)教授詳細(xì)描述了一種四條腿、X形的四足機(jī)器人,它看上去就像要緊緊吸住《異形》續(xù)集中一位毫無戒心乘客的面孔一樣。他們在論文中寫道:“我們對一種獨特的機(jī)器人類別十分感興趣,即用特殊材料制造的軟體機(jī)器人,這種材料并不通過堅硬的軀干來提供機(jī)械力。這項工作的目標(biāo)是展示一種新型機(jī)器人,只需簡單的設(shè)計和控制就能產(chǎn)生移動能力?!?/p>

為了設(shè)計出一種既能走路又能鉆進(jìn)門下小縫隙的軟體機(jī)器人,懷特塞茲尋求在人類之外的領(lǐng)域獲取靈感。與之前的每一位機(jī)器人技術(shù)專家一樣,懷特塞茲的團(tuán)隊最終在海洋中找到了這種靈感。

SoftRobotics最終推出的產(chǎn)品在互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)巨大的關(guān)注,因為它可以通過膨脹來控制單個肢體并行走,同時還有一張詭異的面孔。同一年,懷特塞茲的團(tuán)隊將這項設(shè)計應(yīng)用于他們的第一款靈活的機(jī)器手——那次的外形像海星。

SoftRobotics的機(jī)器手包括牽引線和用于輸送壓縮空氣的管道,懷特塞茲的團(tuán)隊表示,這種機(jī)器手可以抓起生雞蛋,同時還不會將它弄碎。這個團(tuán)隊還用機(jī)器手抓起了活體老鼠,演示了如何使用合適的聚合物材料和氣壓,而且還能安全地抓起物體,同時又不會帶來任何損壞——這種行為要求機(jī)器手必須擁有遠(yuǎn)比更高硬度機(jī)器手先進(jìn)的計算機(jī)視覺和傳感器系統(tǒng)。

沃斯說:“我們看到,這項突破性技術(shù)能以簡單的機(jī)器人技術(shù)來實現(xiàn)像人類一樣的靈巧度。傳統(tǒng)機(jī)器手在抓取東西時,必須知道物體的準(zhǔn)確位置。還要計算它的路徑,這就會產(chǎn)生大量數(shù)字運(yùn)算,因為它的手指上部署了傳感器,所以必須要恰到好處地抓住它,由于涉及如此多的步驟,解決方案就會變得非常慢且十分冗長?!?/p>

到2014年,SoftRobotics造出第一個原型產(chǎn)品。2015年晚些時候,SoftRobotics開始將機(jī)器手推向商用市場,將它們安裝在abb等公司的第三方工業(yè)機(jī)械臂末端。自上市以來,SoftRobotics機(jī)器手在食品運(yùn)輸領(lǐng)域取得了最大的成功。在這個領(lǐng)域,產(chǎn)品在尺寸和外形上極少遵守嚴(yán)格的一致性標(biāo)準(zhǔn)。另外,由于食品行業(yè)的設(shè)備在用完一天后都需要沖洗,所以機(jī)器手就有了在這個行業(yè)大展身手的機(jī)會。

沃斯說:“我們在創(chuàng)立之時曾想,我們會在三年時間內(nèi)專注于在食品行業(yè)發(fā)展。潔凈的機(jī)器人系統(tǒng)能直接處理食物,這種能力在食品行業(yè)具有巨大的需求。所以,我們現(xiàn)在80%的業(yè)務(wù)都與食品有關(guān)——從面包烘烤到食物生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)。”

SoftRobotics并不是第一家將以公司命名的技術(shù)帶到制造與物流行業(yè)的公司。創(chuàng)立于2012年的EmpireRobotics曾推出過Versaball——這款機(jī)器手根據(jù)相同的原理設(shè)計,把極簡主義帶向極致。Versaball由氣球一樣的球狀物構(gòu)成,里面裝滿了像沙子一樣的顆粒狀材料??諝饪梢杂帽贸淙隫ersaball并排出,從而調(diào)節(jié)抓握的力度。Versaball制造出來并不是為了處理食品,因為食品需要進(jìn)行分類,然后運(yùn)到工廠的不同包裝點,這是Versaball小型金屬部件無法勝任的工作。

盡管媒體對Versaball作出了積極評價,包括深夜與吉米·法倫(JimmyFallon)進(jìn)行喝酒比賽(BeerPong),但EmpireRobotics仍然走向了失敗。氣球狀機(jī)器手無法承受高度重復(fù)的工業(yè)用途。這家公司最終在2016年歸于沉寂。

但是,以頭足類動物為靈感設(shè)計的SoftRobotics機(jī)器手似乎受到青睞,這要歸功于它不需要任何小零件就能實現(xiàn)多功能性,同時組裝流程也得到簡化。沃斯表示,根據(jù)機(jī)器手在特定環(huán)境下所要處理的產(chǎn)品類型,安裝者只需選擇橡膠手指的類型進(jìn)行安裝,然后調(diào)節(jié)氣壓驅(qū)動那些機(jī)器手即可。在有些情況下,機(jī)器人還屬于即插即用型產(chǎn)品。

SoftRobotics已經(jīng)成功克服了一個障礙,即如何讓一項突破性技術(shù)走出實驗室,在工業(yè)環(huán)境下進(jìn)行商用。

沃斯解釋說:“我們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是,如果是學(xué)術(shù)工作,你只要設(shè)計出僅運(yùn)行幾次的東西即可。你借此獲得了相關(guān)數(shù)據(jù),出版了論文,最后登上《自然》雜志或其他知名期刊的封面。在某些行業(yè)、特別是機(jī)器人行業(yè),這些機(jī)器需要一周7天、全天24小時工作,每個月要循環(huán)使用數(shù)百萬次。怎樣讓一項技術(shù)能承受如此強(qiáng)度的工業(yè)磨損,確實是我們面臨的最大挑戰(zhàn)?!?/p>

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