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“身轻体柔易推倒”的生物机器人 离我们多远?

  听到机器人,大多数人脑中浮现的是一堆金属塑料零件组成的硬邦邦玩意儿——它们通常是由各种螺母螺栓拼装成的硬体机器人。当下,机器人正走出实验室,走进老百姓的日常生活承担各项任务。对与机器人打交道的人来说,这样的硬体设计会造成安全风险。比方说,当一个工业机器人“不小心碰到”人类工人,其后果不是开玩笑的——轻则淤血乌青,重则伤筋动骨。

  如何应对硬体机器人的安全风险?

  全世界的工程师们,越来越倾向于让机器人更柔软、顺从的设计方案——外表不再是坚硬的机械,而更接近于“身轻体柔易推倒”的小动物。对于马达这样的传统驱动器,这意味着使用人造“空气肌肉”或是在传动系统加入弹簧结构。

  Festo:空气肌肉机器人概念图

  又比如凯斯西储大学的Whegs机器人,它马达和足轮之间有一个弹簧装置。撞到人时,弹簧能吸收一部分能量,降低人身伤害。见下图:

  

  Roomba扫地机器人是另一个例子,它的保险杠由弹簧承载,不会破坏撞到的东西(类似汽车的翼子板)。

  

  Roomba保险杠的弹簧承载装置

  但是一个发展中的研究领域决定另辟蹊径,研究人员们通过把机器人技术和生物组织工程结合,开始用活的肌肉组织、细胞制造机器人。通过光、电刺激让细胞收缩,研究人员能控制机器人肢体的弯曲,使它们作出划水、爬行等动作。这样制造出来的生物机器人体态柔软,跟动物很类似。对于在人的身边工作,这类机器人显然更安全。而且,相比传统机器人,它们对环境的破坏更小。另外,生物机器人主要使用营养来补充能量,不需要大型电池组。这使它们比硬体机器人更轻。

  

  钛板上的生物机器人