一个模拟的软机器人，被控制以到达相同的目标(红点)，同时表现为软(左)或硬(右)。功劳:詹姆斯·伯恩和丹妮拉·鲁斯想象一个机器人。也许你刚刚变出了一台外表坚硬的金属机器。虽然装备有坚硬外骨骼的机器人很常见，但它们并不总是理想的。软体机器人的灵感来自于鱼或其他湿软的生物，可能会更好地适应不断变化的环境，更安全地与人一起工作。
机器人专家通常必须决定是为特定的任务设计一个硬件还是软件机器人。但这种权衡可能不再必要。
麻省理工学院的研究人员通过计算机模拟研究出了一种软体机器人的概念，这种机器人可以根据需求变得僵硬。这种方法可以使新一代机器人将刚性机器人的强度和精度与柔性机器人的流动性和安全性结合起来。
该论文的主要作者、麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)博士后詹姆斯·伯恩(James Bern)说:“这是尝试看看我们能否两全其美的第一步。
伯尔尼将在下个月的IEEE软机器人国际会议上展示这项研究。伯尔尼的顾问丹妮拉·鲁斯是该论文的另一位作者，她是CSAIL的主任，也是电气工程和计算机科学的安德鲁和埃尔娜·维特比教授。
机器人学家已经试验了无数种操作软机器人的机制，包括给机器人手臂上的气球状小室充气，或者用真空密封的咖啡渣抓取物体。然而，软机器人尚未解决的一个关键挑战是控制——如何驱动机器人的执行器以实现给定的目标。
直到最近，大多数软机器人都是手动控制的，但在2017年，伯尔尼和他的同事提出了一种算法，可以占据主导地位。他们使用模拟来帮助控制一个电缆驱动的软机器人，为机器人选择一个目标位置，并让计算机计算出每根电缆要拉多少才能到达那里。每当我们伸手拿东西时，我们的身体也会发生类似的情况:我们手的目标位置会转化为手臂肌肉的收缩。
现在，伯尔尼和他的同事正在使用类似的技术来问一个超出机器人运动范围的问题:“如果我以正确的方式拉动电缆，我能让机器人表现得僵硬吗？”伯尔尼说，由于人类手臂的启发，他可以——至少在计算机模拟中可以。虽然单独收缩二头肌可以使你的肘部弯曲到一定程度，但同时收缩二头肌和三头肌可以将你的手臂牢牢锁定在那个位置。简而言之，“你可以通过拉东西的两边来变得僵硬，”伯恩说。所以，他把同样的原理应用到他的机器人上。
研究人员的论文提出了一种同时控制缆索驱动软机器人的位置和刚度的方法。这种方法利用了机器人的多根电缆——使用一些电缆来扭曲和转动身体，而使用其他电缆来相互平衡，以调整机器人的刚性。伯尔尼强调，这一进步不是机械工程的一场革命，而是控制缆索驱动软机器人的一次新尝试。
“这是一种直观的方式来扩展你如何控制一个软机器人，”他说。“这只是将(按需刚性)的想法编码成计算机可以处理的东西。”伯恩希望他的路线图有一天能让用户像控制机器人的运动一样轻松地控制机器人的刚性。
在电脑上，伯尔尼用他的路线图模拟了各种形状机器人的运动和刚性调节。他测试了机器人在变得僵硬时，在被推动时抵抗位移的能力。总的来说，机器人保持了预期的刚性，尽管从各个角度来看它们并不具有同等的抵抗力。
伯尔尼正在制造一个原型机器人来测试他的刚性按需控制系统。但是他希望有一天能把这项技术带出实验室。“与人类互动绝对是软机器人的愿景，”他说。伯尔尼指出了机器人在照顾人类患者方面的潜在应用，机器人的柔软性可以提高安全性，而它变得僵硬的能力可以在必要时进行提升。
“核心信息是让控制机器人的僵硬变得容易，”伯恩说让我们开始制造安全但也可以按需刚性行动的软机器人，并扩大机器人可以执行的任务范围。"
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