·謎之材料類(lèi)

剩下的就用各種各樣稀奇古怪的材料模仿肌肉組織的構(gòu)成，然后利用熱能、電能等等形式發(fā)力了。

例如德克薩斯大學(xué)的納米科技專家利用“紡線”的形式把納米纖維導(dǎo)管組成肌纖維，再在纖維導(dǎo)管中加入石蠟導(dǎo)熱，通過(guò)石蠟的熱脹冷縮促使肌肉運(yùn)動(dòng)。除了納米纖維之外，還有記憶合金絲、壓電陶瓷等等各種各樣稀奇古怪的材料。但這些材料大多只能保證伸縮性，卻不能保證效能和成本。

哪些機(jī)器人已經(jīng)長(zhǎng)出肌肉了？

雖然關(guān)于人造肌肉的研究很多，但我們目前一般只能在兩個(gè)領(lǐng)域見(jiàn)到人造肌肉在機(jī)器人身上的應(yīng)用。

一類(lèi)是機(jī)械外骨骼。

氣動(dòng)人造肌肉憑借材料輕便、柔軟舒適兩大優(yōu)勢(shì)成為了機(jī)械外骨骼中最受歡迎的動(dòng)力裝置。

但問(wèn)題是氣動(dòng)人造肌肉的動(dòng)力源并不便于攜帶和移動(dòng)，也不能像電力驅(qū)動(dòng)那樣通過(guò)充電來(lái)增強(qiáng)便攜性。這就導(dǎo)致氣動(dòng)人造肌肉驅(qū)動(dòng)的機(jī)械外骨骼提供的動(dòng)力和使用場(chǎng)景總要有所局限，比如固定在某一地點(diǎn)使用，或者僅僅在手部、腿部等部位進(jìn)行小規(guī)模應(yīng)用。

但即使如此，氣動(dòng)人造肌肉也已經(jīng)有很高的實(shí)用性了。比如可以在快遞小哥短距離搬運(yùn)物體時(shí)進(jìn)行支撐，或者作為手部、腿部康復(fù)設(shè)備使用。

另一類(lèi)則是軟體機(jī)器人。

為了保證靈活性和伸縮性，人造肌肉應(yīng)用的柔軟材料和軟體機(jī)器人不謀而合，甚至應(yīng)該說(shuō)正是因?yàn)橛腥嗽旒∪獾难芯窟M(jìn)展，軟體機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用才能成為可能。

機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景分為兩種，一種是結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景，例如工業(yè)生產(chǎn)。我們已經(jīng)知道了機(jī)械手和車(chē)床之間的所有距離數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。另一種則是非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景，比如復(fù)雜空間的勘探。我們所掌握的數(shù)據(jù)很少，無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)控制，這時(shí)柔軟靈活的機(jī)器人在行動(dòng)時(shí)就擁有更多優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)目前軟體機(jī)器人如果單純靠人造肌肉驅(qū)動(dòng)也會(huì)有很多問(wèn)題，比如電極連通材料或溫度變化影響材料的控制精密度都有限，一個(gè)只會(huì)脹大縮小的機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用時(shí)用處都不大。很多時(shí)候還是要依靠機(jī)械裝置和人造肌肉一齊驅(qū)動(dòng)。

有肌肉的機(jī)器人……

可能離我們還很遠(yuǎn)

其實(shí)我們很難在機(jī)器人身上看到人造肌肉應(yīng)用的最關(guān)鍵原因，還是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在需要的是精密的機(jī)械控制。

機(jī)械手嚴(yán)密的按照每一個(gè)步驟進(jìn)行工作、掃地機(jī)器人會(huì)為自己設(shè)定下嚴(yán)格的行進(jìn)路線……換句話說(shuō)，現(xiàn)在的機(jī)器人還是太不智能了，幾乎沒(méi)有容錯(cuò)機(jī)制，自然也應(yīng)用不上人造肌肉靈活彈性的優(yōu)點(diǎn)。即使今天深度學(xué)習(xí)有所發(fā)展，大多也是通過(guò)高頻高效的計(jì)算來(lái)給機(jī)器人輸出靈活而嚴(yán)密的指令。

不過(guò)有趣的是，當(dāng)初容錯(cuò)性較高的模糊控制理論之所以沒(méi)能很好的發(fā)展，一部分原因就是機(jī)械驅(qū)動(dòng)和金屬材料在模糊控制下容易出現(xiàn)事故。

相信未來(lái)隨著模糊控制理論的發(fā)展，未來(lái)我們也許會(huì)允許一個(gè)小機(jī)器人在房間里四處亂轉(zhuǎn)來(lái)熟悉環(huán)境，人造肌肉就會(huì)派上用場(chǎng)。

當(dāng)然，目前人造肌肉本身的造價(jià)、工作效率、控制能力尤其是工業(yè)化程度也比不上機(jī)械驅(qū)動(dòng)。或許未來(lái)當(dāng)人造肌肉逐漸走出實(shí)驗(yàn)室，總有一天鋼鐵和塑料不再會(huì)是機(jī)器人的全部。

文 ｜ 腦極體