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根據(jù)國際機(jī)器人協(xié)會的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)界只解決了3%至4%的規(guī)則、剛性物品的自動化生產(chǎn)搬運(yùn)問題，剩余96%左右的柔性異形、易損物品仍使用人工上下料。這意味著軟體機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿@人，以及它背后有著“藍(lán)海”般不可估量的市場。
世界首次！中國軟體機(jī)器人突破萬米級深潛
央視財(cái)經(jīng)《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》欄目視頻
太平洋馬里亞納海溝，深度可以達(dá)到1萬多米。由于地處板塊俯沖地帶，海底地質(zhì)運(yùn)動非常活躍，海溝深處水壓高、完全黑暗、溫度低、含氧量低，是公認(rèn)的地球上環(huán)境最惡劣的區(qū)域之一。
2019年底，就是在這里，浙江大學(xué)航空航天學(xué)院的李鐵風(fēng)教授，克服了大風(fēng)大浪的極端惡劣天氣，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對一外型酷似海魚的仿生軟體機(jī)器人進(jìn)行了測試，結(jié)果表現(xiàn)優(yōu)異。
10900米深海測試，軟體機(jī)器人每秒自驅(qū)動一次，試驗(yàn)各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)完全達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。這是人類研制的軟體機(jī)器人自驅(qū)動試驗(yàn)在太平洋馬里亞納海溝創(chuàng)下的新紀(jì)錄，也是我國研發(fā)軟體機(jī)器人首次突破萬米級深潛。
浙江大學(xué)航空航天學(xué)院教授 李鐵風(fēng)
在環(huán)境惡劣的馬里亞納海溝進(jìn)行的這項(xiàng)測試研究，成果被作為封面文章刊發(fā)在了國際頂級期刊《自然》雜志上。不僅為深海探索科考、環(huán)境監(jiān)測和資源探測提供了解決方案，更為復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人及智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新思路。
軟體機(jī)器人像魚兒一樣在深海遨游，看似很輕松，但背后卻需要克服海底洋流、低溫、壓力等各種不利條件。選用什么材料、采用什么動力、怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，一個(gè)個(gè)難題都需要李鐵風(fēng)他們逐個(gè)攻克。
讓李鐵風(fēng)團(tuán)隊(duì)非常感興趣的是，獅子魚的身體雖然很柔軟，但卻能悠閑自得地在七八千米的深海里游動，仿佛深海的低溫、高壓強(qiáng)對它沒有任何影響。
李鐵風(fēng)他們隨即對獅子魚全身做了一個(gè)CT掃描，發(fā)現(xiàn)獅子魚的骨骼特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，跟普通魚類大有不同。
受獅子魚細(xì)碎骨骼的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，他們對軟體機(jī)器人形狀進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，原材料主要采用柔軟的硅膠。
為了把一整塊電子元器件、電路板放到軟體機(jī)器人身體里面，李鐵風(fēng)他們化整為零，采用不同角度、方向，分散均衡受力，以適應(yīng)1萬米深海的低溫和高壓強(qiáng)。
通過人工肌肉的驅(qū)動，收縮和舒張會帶動翅膀上下拍動，讓軟體機(jī)器人像魚兒一樣游動起來。
魚鰭翼的動力來自軟體機(jī)器人內(nèi)部的鋰電池驅(qū)動。而鋰電池的電壓只有4.2伏，但魚鰭翼要實(shí)現(xiàn)在深海里擺動，電壓需要到七八千伏，怎樣才能夠在深海條件下，實(shí)現(xiàn)這一看似不可能完成的任務(wù)呢？
面對1萬米深海高壓、低溫的環(huán)境，如果長時(shí)間游動，軟體機(jī)器人的魚鰭翼會變得僵硬，游動會變慢甚至停止。為了解決這一難題，李鐵風(fēng)他們還對魚鰭翼的核心材料，也叫“人工肌肉”，進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。
一個(gè)個(gè)被攻克，李鐵風(fēng)他們對于軟體機(jī)器人的今后發(fā)展，除了深海科考，也有自己的愿景。
控制力度達(dá)到微米級，國產(chǎn)軟體夾爪能輕松夾取生雞蛋黃
央視財(cái)經(jīng)《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》欄目視頻
仿生軟體機(jī)器人在萬米海溝可以像魚兒一樣遨游，為人類探索深海的秘密創(chuàng)造了無限可能。另一款已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域的軟體機(jī)器人——軟體夾爪也非常神奇。這個(gè)安裝在機(jī)械臂下的軟體夾爪，能輕松夾取生雞蛋黃。
軟體夾爪靈活多變，如今應(yīng)用在了食品、生鮮、汽車配件、3C產(chǎn)品等多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)。可以說很多異形、易破損的分揀包裝都可以采用這個(gè)軟體夾爪來完成。但目前全球只有屈指可數(shù)的幾家公司，在研制生產(chǎn)這樣的軟體機(jī)器人。
36歲的高少龍，是這家軟體機(jī)器人公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一。5年前，他還是北京航空航天大學(xué)的一名老師。當(dāng)他偶然看到國外一段介紹軟體機(jī)器人簡單原理的視頻，就深深被吸引，并在2016年辭掉大學(xué)老師的工作開始創(chuàng)業(yè)，卻沒想到研發(fā)的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他們的預(yù)期。不僅沒有現(xiàn)成的參考樣板，沒有行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，甚至連軟體機(jī)器人結(jié)構(gòu)部件的名稱，在業(yè)內(nèi)都沒有統(tǒng)一的說法。
高少龍他們不肯輕易認(rèn)輸，測數(shù)據(jù)、建模型、搭架構(gòu)，大家都開足了馬力，分頭攻堅(jiān)克難。針對普通硅膠太軟的缺陷，首先他們攻克的就是軟體夾爪的材料問題。
北京軟體機(jī)器人科技有限公司材料研發(fā)組組長 許 娜
材料問題解決了，但軟體夾爪的氣體驅(qū)動部分又有新的難題：軟體夾爪是靠高壓氣體來控制驅(qū)動的，但高壓氣體進(jìn)入軟體夾爪內(nèi)部空間時(shí)，容易讓夾取物品的一面和施加壓力彎曲的一面，兩面都鼓起來。這樣一來，夾取物品的一面，跟物品的接觸面積就減少了，軟體夾爪會出現(xiàn)抓不牢、抓不穩(wěn)物品的現(xiàn)象。
研發(fā)人員又在軟體夾爪內(nèi)部結(jié)構(gòu)上動起了腦筋，他們將傳統(tǒng)的單通道結(jié)構(gòu)改為雙通道設(shè)計(jì)。無論怎么動，它下面這個(gè)面都是平整的，可以實(shí)現(xiàn)與被抓實(shí)物非常好地接觸。
這個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)，攻克了軟體夾爪氣體驅(qū)動的結(jié)構(gòu)難題，但也給生產(chǎn)制造工藝帶來很大挑戰(zhàn)，很難采用傳統(tǒng)模具方式來制造。
北京軟體機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)監(jiān)理 王 岡
經(jīng)過千百次的反復(fù)試驗(yàn)后，研發(fā)人員最終仿照金屬精密鑄造的消失模工藝，達(dá)到了一次成型。
目前，他們公司的產(chǎn)品已經(jīng)賣給國內(nèi)外約300家客戶，涉及國家和地區(qū)近20個(gè)。每年銷售額按5至6倍的速度在增長。
北京軟體機(jī)器人科技有限公司總經(jīng)理高少龍表示，第三方機(jī)構(gòu)做過測算，大概軟體機(jī)器人帶來的全球市場規(guī)模是8.7萬億美元（約合人民幣56萬億元）。
半小時(shí)觀察：“軟功夫”還需“真實(shí)力”
科研工作者們通過潛心研究、大膽探索，參照深海生物的體質(zhì)特質(zhì)，將“生命奧秘”化作“機(jī)器之力”，還通過材料、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使軟體機(jī)器人的應(yīng)用場景遍布食品、生鮮、汽車配件、3C產(chǎn)品等多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷二十多個(gè)國家和地區(qū)。
我們知道，全球工業(yè)機(jī)器人市場曾經(jīng)被幾家國際巨頭牢牢把持，但在軟體機(jī)器人的市場爭奪和技術(shù)開發(fā)中，中國的科研力量卻具備了后發(fā)優(yōu)勢，“軟功夫”還需“真實(shí)力”，我們期待著在不久的將來，軟體機(jī)器人的“中國潮”能夠風(fēng)起云涌。
文章來源：大眾網(wǎng)
