斯坦福大学的机器人团队新近发明了一款软体机器人，可以任意改变形状，据称设计人员是从章鱼身上得到了灵感。机器人由柔软织物材质的管道和滚筒模块组合而成，管道里充满空气。使用者只需操控配套的小型发动机，就可让机器人改变形状。
斯坦福大学机械工程专业研究生内森·乌瑟维奇（Nathan Usevitch）是这个项目的参与者之一，他将这款机器人描述为“电影《超能陆战队6（Big Hero6）》中的角色大白（Baymax）和变形金刚（Transformers）的混合体”。
这项研究已于上周三发布在《科学机器人学（Science Robotics）》上，论文题目是《一种无绳系等周柔性机器人（An untethered isoperimetric soft robot）》。
论文链接：https://robotics.sciencemag.org/content/robotics/5/40/eaaz0492.full.pdf
机器人设计新思路：淘汰系绳、简易组装
考虑到工程作业的环境条件，机器人必须具有足够的安全性和环境适应性。除了结实耐用，还要能够灵活移动。要满足这些条件，不仅要有配备精准的控制算法和强大的传感器，还需要适应性更好的结构与之相配，而现有的机器人尚不能满足这些要求。
目前市面上主要有软式、集体式和桁架式三种机器人。软式机器人安全性高，较为坚固，但需要用系绳与空气压缩设备相连。集体式机器人模块化程度高，但子单元过于复杂。桁架式机器人可以变形，但只能在固定方向线性伸缩。
在论文中，研究人员称其发明的“无绳系等周柔性机器人（An untethered isoperimetric soft robot）”综合了三种机器人的优点，摆脱了结构限制。
这款机器人主要由织物管和3个滚筒模块组成，滚筒模块包含机械滚筒和小型发动机两个部分。
以下是机器人的组成和工作原理概述：
1、一组相同的机器人滚轮模块，安装在构成机器人主要结构的充气织物管上。
2、滚筒模块夹在织物管在辊子之间，形成一个有效的接头，可以通过驱动辊子进行重新定位。
3、滚筒模块安装于织物管上，其中一个将织物管首尾相接，形成一个有效的接头，另外两个可在管道上移动，与织物管一起组成三角形。
4、滚筒模块使用三自由度万向节在节点处相互连接，万向节由连接的 U 形钩组成两根杆，每根都可以绕轴自由旋转。箭头指示关节如何旋转。
5、机器人在户外是以滚动的形态来移动，机器人突出的那一面表示在滚动运动。
使用时利用滚筒夹紧织物管，使其维持固定的形状。一旦需要机器人变形，则可利用小型发动机驱动滚筒移位，给织物管重新“塑形”。在滚筒移动过程中，机器人形状改变，但织物管的长度及其内部空气量保持不变。也有研究人员因此称其为“等周机器人”。
对于这款机器人的独特结构，斯坦福大学航空航天助理教授麦克·史瓦格（Mac Schwager）评价到：“让我感到兴奋的是，这款机器人实际上是由几个机器滚轴组成的集合体，他们通过协同运作来移动机器人和改变形状。这使其成为了一个适应性强而坚固的系统。”
移动灵活，能捡球，还能变身“形状显示器”
研究人员曾将几个机器人组合在一起，用发动机驱动其移动，最终成功操纵机器人捡起了一个球。此外，机器人还可以推动球向前滚动。
这就说明此种机器人可以接近物体、捡起物体，再将其移动至特定位置。而这些操作对于夹钳机器人来说则很难完成，这也意味着软体机器人未来将有更多可能的应用场景。
应用场景
这种机器人适合工业使用。例如当工人用螺栓装配零件时，可利用机器人来固定零件。
将机器人改造为教育工具也未尝不可。可鼓励学生自主组装硬件，与机器人进行身体互动。
论文中提到，如果增加更多的滚筒模块，就可将机器人改装为“形状显示器”，在改变形状时做到更为动态流畅，甚至成为高刷新率的3D打印机。
如果将触摸感应应用到机器人中，用户就可与显示的形状即时交互。
甚至可以应用同一组硬件完成用户的不同需求。当需要疏通管道时，就组装一个链式机器人，如果想要机器人快速移动，就将其组装为球型。
以往的机器人各有优点，但均无法独立胜任工程作业任务，而斯坦福团队发明的“无绳系等周柔性机器人”则为这一问题提出了解决方案。
通过对目前的软式、集体式、桁架式机器人分别扬长避短，新型机器人无疑可以承担起工程任务。
除工程应用以外，新型机器人也在航空、教育、3D打印等方面显示出了应用可能，应用前景十分值得期待。
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