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“長長的的,很貼心”,軟體機器人介紹呵呵
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1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業眾所周知研討會
試想呵呵,如果讓“長長的的機器人”為病人做術后是一類怎樣的感受呢?如今,在超神經外科術后應用領域領域,軟體機器人(又稱纖細機器人)已經開始發揮自己的作用了。
現階段,美國耶魯大學大學和波士頓兒童醫院的科學研究人員合作開發出一類軟體機械裝置,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,或催生新的心力衰竭治療方案,對心律不整患者來說是一個福音。
軟體機器人的實用化無疑發生改變著人們對機器人的現代認知,從一如鋼鐵模樣的“壯漢”到纖細如初的“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第一印象中,都是機械化、缺少人體肢體姿勢的靈活性等基本第一印象,他們太“硬”了,這也是為了適應另一方面的驅動力系統方式。現階段,主流機器人都是機械驅動力系統的,以電動車機為動力系統源,透過電動車機的轉動,把能量輸送給曲軸和連桿式,然后曲軸和連桿式帶動機器人體育運動。
用電動車機、曲軸和連桿式驅動力系統機器人,其首先須要忍受得住各種驅動力系統連桿式帶來的外力,因此他們須要十分嚴懷軍的基礎結構。如果利用連桿式驅動力系統的機器人是軟體的,曲軸一轉, 連桿式一搖,它立即就會被絞形變。對軟體機器人來說,其一般無法忍受連桿式傳輸的機械動力系統,因此含有電動車機、曲軸、連桿式的機器人,大都是些鋼鐵機械構件。
因此,機械驅動力系統機器人更多完成較為機械簡單的各項任務,無法完成精細各項任務。比如連桿式驅動力系統的機器人能滾玻璃杯,卻難緊握玻璃杯,讓它緊握一枚秤桿就更難了。
“夾”與“握”有著如上所述的區別,“夾“是低級的機械姿勢,“握”是具有人手功能的精細姿勢,從夾到握其實是一般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鳥類,由能忍受大應變的纖細材料制成,且具有多自由度和連續變換的潛能,可在大范圍內任意發生改變自己身形和體積。因為主動形變與被動形變潛能的結合,機器人能擠過比另一方面常態體積小的縫隙,進入現代機器人無法進入的內部空間。
軟/硬機器人比較
“九階”如何敵手
軟體機器人發展至今,主要的結構類型能分為三類:岸區骨頭型、關節型岸區骨頭型以及其他結構。
大部分軟體鳥類(如蠕蟲、孔麗)沒有剛性骨頭,而是由表皮、關節、體液、神經系統組成。其眾所周知結構是關節構成封閉腔,外部充滿體液,形成岸區骨頭結構,眾所周知的是仿毛蟲軟體機器人和Blob bot。
仿毛蟲軟體機器人及Blob bot
眾所周知的關節性岸區骨頭結構由相互對抗的橫肌和縱肌組成,當橫肌膨脹TNUMBERNL體向縱向延展;當縱肌膨脹時,身體向橫向延展,體積始終保持不變。鳥類的舌頭、大象鼻子、蝎子觸手都是關節性岸區骨頭結構。而其他結構主要為氣動體育運動鏈和蠕動跳躍機器人。
在具體應用領域層面,由耶魯大學大學研制的名為“Octobot”的軟體機器人,自帶體育運動燃料,可透過調控外部氣體同時實現Montbron,既不須要連接計算機獲取指令,也不包含任何電子組件,因此具有著纖細的身體。
世潛山個Montbron的軟體機器人:Octobot
與一般機器人相比,軟體機器人可透過外部化學物質同時實現顏色可變發光,并可透過充氣增壓和通道膨脹同時實現快速終端。當前的科學研究情況表明,軟體機器人可在 30 秒內迅速變身,一旦完成顏色轉換, 顏色層就不再須要動力系統來維持色彩,終端到某一位置后常常與背景無法區分,形成真正的“九階”。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“仿造“,肉眼無法分辨。
醫療國防應用領域領域稱軟體機器人“突破點”
從現階段來看,軟體機器人的落地商業情景主要是醫療和軍用情景。智能相對論分析師柯鳴認為,現階段軟體機器人的發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科學研究,科學家們試圖創造一類不同于現代機器人的新型機器人整體。
從國防應用領域情景來看,軟體機器人確實大有發展內部空間。“敵手”的另一方面體質能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潛能。此外,由于不具備電子組件,軟體機器人在電磁偵察系統下容易躲避各類設備的追蹤。未來,加裝了某一武器的軟體機器人,能更便利地承擔各類偵查各項任務,甚至能在某一條件下給敵人以致命一擊。
在醫療應用領域領域,“人小鬼大”的軟機器人還能成為醫生的優秀醫療助手。軟體自己人的硬度與纖細度與人類皮膚和關節較為接近,因此可穿戴性和皮膚親和性較好。因此,作為假肢、人造外骨頭等可穿戴設備或用于模擬關節體育運動,軟機器人似乎成了一個最為優秀的人選。
在神經外科術后(MIS)應用領域領域,軟體機器人更是有著極大的“用武之地”。軟體機器人的應用領域,能突破現代神經外科外科術后方法的局限,比如,自由度低的術后設備對術后造成的局限。倫敦大學研制出剛度可控的蝎子狀外科術后機器人手臂,其應用領域仿生原理,根據手臂機械性能的須要透過控制機械手臂的剛 度更好地配合術后進行,纖細的材質將術后的傷害降到最低。
剛度可控的蝎子狀神經外科外科術后機器人手臂
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,其依然有著另一方面的壁壘。
首先,理論上,軟體機器人能同時實現無限自由度的體育運動,然而在實際操作過程中,這種相對現代機器人的優勢受限于驅動力系統方式和制動器數量,想要精確控制機器人的體育運動,這須要大量的傳感器的信息和數據反饋,這在實際應用領域過程中無法保證其實時性。
其次,軟體機器人醫療、國防、養老以及勘測應用領域領域都有著重要作用和良好發展前景,但是其高昂的應用領域成本和生產成本極大限制了此類新技術的普及。為了同時實現商業上的可行性和實際生產生活中的應用領域,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,可自帶燃料體育運動的軟體機器人“八爪怪”,主要依靠體內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 分鐘的體育運動。同時,現有的軟體機器人自主轉向潛能幾乎為零,急需加裝額外傳感器同時實現對障礙物的自動規避,這又涉及整個軟體機器人控制系統的優化設計。
當然,從現階段來看,軟體機器人的設計方法還不成熟,如何平衡靈活性、承載潛能和可靠性等指標還存在困難。為進行優化設計,須要建立精確的物理模型,而建立此模型又是一個具有挑戰性工作。
總之,軟體機器人在我國制造業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濟增長點,隨著軟體機器人在商業及各行業的落地,中國的軟機器人行業將大有可為。
( 文章來源:互聯網 )
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