这期介绍柔性感知机器人的新进展。柔性感知机器人是阿里巴巴达摩院分析了近三年来的770万篇公开论文和8.5万份专利,提出的2022年的十大科技趋势之一。
柔性机器人简单地说就是要机器人变得像人体一样灵活,结合柔性电子,力感知与控制,人工智能技术,获得了力觉,视觉,声音等感知能力,应对多任务的通用性与应对环境变化的自适应性大幅提升。
2020 年软机器人市场价值约为 10.5 亿美元,预计到 2026 年将达到 63.7 亿美元,在预测期间(2021-2026 年)的复合年增长率为 35.17%。尽管软体机器人仍处于早期阶段,但与传统机器人相比,软体机器人具有多种优势,再加上全球新冠肺炎疫情加剧了对自动化的需求,从而促进了市场的增长。
以前的视频里介绍过软体机器人在食品加工和医疗领域的应用,感兴趣的朋友可以在列表中查看。
柔性机器人仍处于早期阶段。目前全球的科研团队主要是通过应用人工智能技术和材料的选择来提升柔性机器人的性能。
美国麻省理工学院 MIT的方法
美国麻省理工学院致力于通过人工智能技术提升柔性机器人对周围环境的自适应能力。我们知道人至少有80%以上的外界信息是通过视觉获得的。MIT的思路是与其让机器人像人一样通过视觉系统提供反馈,不如通过传感器来得到控制反馈,因为这样做更简单,快速。
麻省理工学院计算机科学与人工实验室 (CSAIL) 利用现成的材料制造了一种覆盖机器人身体的软传感器系统,以提供“本体感觉”——即对其身体运动和位置的感知。通过传感器收集到的数据会持续训练深度学习模型。这个模型可以筛选噪声并捕获清晰的信号来估计机器人的 3D 配置。这样柔性机器人就能够通过这些遍布全身的传感器就自动定位,控制自己,捡起东西,并与周围的世界互动。
另外一种提升柔性机器人性能的方法就是在材料方面下功夫。
您还记得在终结者系列电影中出现的可以改变形状的液体机器人吗?现在我们有没有办法可以改变柔性机器人的形状呢?答案是有的,这就要提到目前比较火爆的材料 - 液晶弹性体 (liquid crystal elastomer) ,简单地说,这种材料的特点就是自带弹性,具有很好的流动性,能够根据外界变化做出响应。
液晶弹性体其实并不是新的概念,早在1975年,法国的物理学家,1991年诺贝尔物理学奖得主Pierre-Gilles de Gennes 就预测到了,并由德国有机化学家 Heino Finkelmann 在1981年首次合成。
去年2021年,莱斯大学的研究人员就用液晶弹性体做到了根据温度变化改变形状。说起来简单,但要做到其实是一个非常复杂的过程,首先为了保证初始形状,需要严格控制溶剂和催化剂的比例。如果是比较大的形状,比如一个圆柱体,还要考虑到凝胶的比例,使得它足以支撑自身的形状。
如果这项技术成熟,具有灵活性的柔性机器人将可以应用到更多的领域,未来可期。
我录了一个视频,供您参考。
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