机器人可以做什么

本期导读

机器人可以做什么?在餐厅做服务员上菜，亦或是扫地?这些简单的操作机器人可以轻易实现。但让机器人开门、拧瓶盖这类精细复杂的动作，他们可以做到吗?

距离机器人概念诞生已有一百余年，无数形形色色、各具功能的机器人产品不断渗透到各行各业之中。在过去一个世纪中，受限于科技发展水平，人们始终在淡化甚至抹除“机器人”一词在表象上的内涵，转而诉诸其设计逻辑在功能和实用性上的体现。细细想来，机器人那冰冷、僵硬的形象早已深入人心，而高度仿生，柔软灵动的机器产品仍然只是科幻作品中的“狂想”。

打开一扇门、拧开一个瓶盖、走过崎岖路面……这些对人类来说不过“举手之劳”的动作，却是“刚性”机器人久攻不下的“阵地”。传统机械手臂至多5-6个自由度的设计极大限制了自身的能动性。但好在，人们总是善于从周围环境攫取灵感，仿生机械手臂、机械宠物等产品的相继问世，逐渐颠覆了人类对机器人的固有认知，而基于仿生原理的机械设计理念，也为现代机器人的发展提供了新的思路。

让机械纵享丝滑

科学界早已证明，采用柔软灵敏且功能强大的驱动技术的机器人在环境适应性、安全性以及人机交互方面有着无可比拟的优势，且随着生物力学的发展，生物骨骼-肌肉结构的优越性愈发引起各方的重视。在多方因素影响下，摆脱硬性动力、驱动装置所束缚、模拟生物生理结构，从而创造出兼具柔性与灵活性的机械设备，几乎成为柔性机器人发展的重要方向之一。

气动肌肉驱动器具有与生物肌肉纤维相似的仿生编织结构，它用限制变形的支撑材料作为骨架，骨架内部是可膨胀的气囊(或类气囊)结构，通过气囊的膨胀和收缩来执行各种柔顺的动作，这种结构继承了气动元件的基本优点，同时还具备了结构简单、高柔性和良好的仿生特征，多个气动人工肌肉可以按任意方向、位置组合，无需整齐排列。而这样看似“柔弱无骨”的轻薄架构，却能轻松提供十倍、百倍于己的驱动力，可称得上“四两拨千斤”。而其中，McKibben型气动人工肌肉拥有筒状编制结构，内部的气密弹性管两端部和编制套的两端部一起与两端的连接附件相连，两端的附件功能不仅用于传力，也起密封作用。值得一提的是，凭借其柔顺可控、功率/质量比大等优点，McKibben型气动人工肌肉已被广泛应用于各类仿生实验之中。

目前，气动人工肌肉已经成为科学界的重要研究课题，在理想情况下，气动人工肌肉不仅能够应用于医学领域，帮助病人恢复健康，还可以应用于分类机器人、搜索机器人、生物机器人、运动辅助外骨骼和力反馈可穿戴设备中。特别在理疗康复领域中，气动肌肉构成的康复理疗装置能够为肌肉萎缩患者提供低成本有效治疗，同时也能作为助力假肢，是目前气动肌肉装置落地产品的代表，已经有气动人工小型医疗设备实现商品化。

未来可期

目前，基于气动人工肌肉而设计的柔性机器人大多仍处于实验室阶段，在实际应用上还有待开发。但毫无疑问，它具有广阔的市场应用前景，相信随着时间的推移，在理论技术的深入支持下。能以可控方式在不同形态之间自由转换，可代替人类执行更为复杂任务的柔性气动人工肌肉机器人终将落地，并为机器人行业带来新的生命力与价值。

审核编辑：汤梓红

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