Science Robotics刊登“低成本且易于制造的软机器人计算机制”，离柔软的自主机器人更近一步

导读

作者：凛冬

软机器人，听名字就能想象其的材质一定区别于目前由金属、塑料等制成的机器人，而且，因为其是由柔软的材料制成，不能像一般的机器人一样选择电机驱动，它的驱动方式主要是由制成它的智能材料决定的。目前采用的一般有介电弹性体（DE）、离子聚合物金属复合材料（IPMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆聚合物（SMP）等。可以发现，一般都是利用各种物理量，电场、压力、磁场、化学反应、光、温度等。

（热塑性电活性胶）

我们制造机器人的灵感往往是仿生，模仿自然界的各种生物。哈佛研制的世界上第一个软体机器人“Octobot”就是从章鱼身上得到的灵感。自带运动燃料，可通过调控内部气体实现自主运动。

但就某种意义上来说，这些机器人都没有计算的能力，或许没办法对信号做出自己的回应。迄今为止，仅仅使用基于材料的控制方法就可以创建的学习行为，其复杂性和范围受到限制。Bristol大学的研究人员在机器人学教授Jonathan Rossiter的带领下，成功演示了一种新的机制，为我们带来了软物质计算机softmatter computer（SMC），一种低成本且易于制造的软机器人计算机制。使我们离制造出决策、适应环境和自主学习的栩栩如生的机器人近了一步。

软物质计算机（SMC）的灵感来源于生物学，其概念旨在模仿血管系统的运作，在我们血液循环系统中，肾上腺素等激素被释放到血流中，并随血流扩散到全身。当被受体检测到时，激素就会触发身体特定部位的反应，例如飞行时肌肉中血流量的增加和瞳孔的扩张。

（具有集成软物质计算机（SMC）控制的完全柔软、完全自主的壁虎形机器人的概念。）

SMC的组成部分是导电流体接收器conductive fluid receptor（CFR）。它通过嵌入软管中的电极将流体输入信号映射到电输出信号。每个CFR由两个电极组成，两个电极平行于流体流动方向放置在软管的相对两侧。SMC可以执行模拟和数字计算。通过将SMC集成到三个软机器人中来展示其潜力：

（i）由SMC控制的Softworm机器人产生了三个不同步态所需的控制信号；

（ii）给软抓具一组反射，可以通过调整CFR的参数进行编程；

（iii）通过仅改变一个输入参数在两个不同的行为之间切换一个两自由度弯曲致动器。

SMC是一种将计算直接集成到软材料中的低成本方法，是朝着完全软的自主机器人迈出的重要一步。

我们可以构建模拟和数字计算元素（例如逻辑门），或将技术集成到软机器人中以控制运动。

我们将一种绝缘和导电液体注入CFR。当导电体连接两个电极时，CFR就被连通了。

Rossiter教授说：“我们朝着完全柔软的自主机器人迈出了重要的一步，使智能材料超越了刺激-反应关系，从而可以实现在生物体中看到的智能行为。软机器人可以变得更像“人”；有能力能够独立适应他们的环境，并能证明自然界中行为的多样性。”

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