4月12日，记者从中国科大获悉，最新一期的机器人顶刊《The International Journal of Robotics Research》简称《IJRR》刊发了科大团队在软体机器人手臂上的研究进展。由于软体机器人手臂具有本质柔顺性和连续变形特性，在智能制造、医疗康复、家庭服务等领域有着广泛的应用前景。

　　不需精确建模机器人能轻松开门、拧瓶盖

　　如今在不少生活和生产场景中都有了机器人的身影，人们常见的机器人是钢铁结构的“刚性机器人”。

　　在最新一期的《IJRR》中，陈小平研究团队展示一款“软体机器人手臂”，能轻松完成生活中多项操纵任务，展示出了一种全新的机器人与环境交互的方式。

　　这一“软体机器人”与“刚性机器人”有何不同？在一段视频中，记者看到，“软体机器人手臂”可以灵活地握住门把手，轻松把门拉开。

　　该研究团队介绍，让“刚性机器人”执行开门任务并不简单，为了完成这一任务，需要精确的感知、建模、规划和控制等。一旦中间任何一环出现差错，都可能面临完不成任务的后果。而得益于被动柔顺性，“软体机器人手臂”在跟环境交互的时候，不需要提前对环境进行精确建模，也不需要力传感器精确的感知环境接触力，即使执行任务过程中被人为“捣乱”也不影响完成任务。“就像开门对于人来说很容易一样，抓住门把手，向下压，再往后一拉就行了。”该团队介绍。

　　除了轻松开门外，“软体机器人”还能执行生活中的多项操纵任务。比如说，开抽屉、擦玻璃、拧瓶盖都不在话下。

　　研发灵感来自“象鼻” 灵活且有力

　　从外形上来看，陈小平团队研发的“软体机器人手臂”与大象鼻子相似，能够在执行任务时弯曲和伸长。

　　而实事上，这一研发灵感正是来自“象鼻”。受象鼻启发，研究团队提出了一种“蜂巢气动网络结构”，并基于这种结构，制备了像象鼻一样灵活度的软体手臂。“蜂巢气动网络结构”是蜂巢和气囊的结合，当气囊充气时，依靠蜂巢的结构形变，产生不同方向的弯曲运动或者伸长运动。

　　不仅是灵活，“软体机器人手臂”还具有大负载能力，目前手臂的负载自重比达到了1：1。

　　“目前大多数软体机器人，像柔性手爪、水下软体机器人、软体手术机器人等，使用比较软的柔性材料作为主体，比如硅胶。”该团队研发人员介绍，这类软体机器人通过压缩流体、记忆合金等方式驱动柔性材料形变从而产生机器人的运动。这种机器人受限于材料特性，很难做到大负载。

　　此次科大研发的“软体机器人手臂”采用“蜂巢气动网络结构”，其变形是由构成蜂巢的六边形的折叠、伸展提供的。这种结构可以用相对比较硬的材料制作软手臂，让手臂具有灵活性的同时，兼具大负载能力。

　　这一“软体机器人手臂”的成本高不高？记者了解到，在该研究中，研究者使用3D打印技术制备蜂巢结构，具有成本低、制备简单、便于维护且很耐用的特点。

　　从自然界汲取灵感拓展机器人技术边界

　　在实际操纵中，“软体机器人手臂”的控制精度往往不如刚性手臂高，如何用软体手臂完成更加精细的任务呢？

　　针对这一问题，研发团队表示，其实人手臂的精度也不高，往往通过借助工具来完成精细的任务。比如画一条直线，多数情况下需要借助尺子。在一段视频中，研究者展示了软手臂也可以借助尺子画一条直线。而让机器人像人一样使用工具这一想法，为软体机器人的应用打开了更广阔的空间。

　　目前科大陈小平科研团队在软体机器人领域研究了近十年，相关研究先后获得IEEE ROBIO 2016最佳会议论文奖和哈佛大学软体机器人挑战赛第二名。

　　谈及未来运用，该团队表示，“接下来将继续从自然界汲取灵感，开展软体机器人的相关研究，拓展机器人技术的边界，争取让机器人早日走进千家万户”。