軟體機器人：你所不知道的神奇之物

機器人的種類和智慧以及越來越超出我們的想像力，很多時候，新型機器人就像科幻片的一樣。阿爾法狗的智能，學習能力。谷歌的平衡機器人，還有今天介紹的在水中摺疊的機器人……

把軟體機器人丟進熱水裡，它就能自己摺疊|ICRA 2017

為了演示一種製造兼容、可控機器人結構體的全新方法，研究人員構建了一個能夠自主摺疊的兔子、金槍魚和海星的3D模型。這些構造物浸泡在熱水之後，會從平面形式上摺疊起來。

在過去的幾年時間裡，越來越多人開始關注那些具有自建功能的機器人。當你需要製作高精度機器人的時候，這種功能會非常受用，你會發現，如今不少機器人都是呈現軟體且具兼容性的。當然，我們或許會覺得軟體機器人適合3D列印，但是在實際情況下，它們通常是使用高度可變形的材料製作的，這些材料可以靠自己的行為改變，而不是專門鑄模來製作，當然，鑄模是一件冗長乏味且煩人的事。

Cynthia Sung之前曾是麻省理工學院Daniela Rus團隊的一員，如今已經成為了賓夕法尼亞大學的一名教授。本周二，在機器人與自動化大會(ICRA)上，他展示了一個製造兼容且可控機器人結構體的全新方法，並稱之為附加自摺疊技術。受到摺紙手工的啟發，該技術可以利用具備自摺疊功能的2D材料創造3D形狀，而你所需要做的，就是把它們放進熱水裡即可。

基本上，你需要先設計好一個對象的3D模型，然後使用軟體把對象轉化成為很多不同的層，而且每一層都需要和對應的上一層及下一層聯繫在一起，但是卻要有一點摺疊皮瓣。一旦你已經準備好了所有的設計，你就可以使用一個乙烯切割機在一個聚脂薄膜和聚氯乙烯的「三明治」上列印出來。

在摺疊之前，你首先得到的可能會是一個你期待所創建的3D對象連接橫截面的、又長又瘦的條帶，但是一旦你把它放進到一個接近沸騰的熱水裡，聚氯乙烯(PVC)就會受熱，然後每一個部位都會被收縮，然後只需短短几秒鐘，就能變成預先設定好的形狀。

不僅如此，該軟體還有另一個功能，可以在設計對象內加入一種所謂」對抗性「(使用的是和釣魚線一樣的原材料)，這樣的效果就是，當一側被壓扁，另一側就會被彈起，從而形成一個受控曲線。

這些研究人員使用了能夠自我附加摺疊功能的解決方案，製造了一個完整的海星模型(下圖a)，這個模型擁有靠伺服電機控制的腱體，允許其執行不同的雲端(下圖 b-g)。

研究人員還能夠使用該技術設計和製造一個非常複雜的機器人海星，在它的五條腿(或是五個首筆)中，每一個都使用了四個螺絲來驅動兩個維度雲端。製作每一個海星的腿大約只需要50分鐘，你真的不需要考慮太多它的運動範圍。通過將肌腱組合在一起，所有的腿就能依靠六個舵機控制，朝著順時針或是逆時針方向彎曲，同時也能將組合中的兩條或三條腿向上或向下彎曲。在這個時候，你是不是想到了一個其他用例場景?沒錯!如果把這個解決方案應用到一個五指操控器上，而不是設計一個海星，相比會發揮更大的用途。

利用這個解決方案，製造相對複雜的機器人，特別是當你需要製造一些對重量和體積有要求限制的機器人情況下(比如製造一些在太空旅行獲行星探測條件下使用的機器人)，整個製造速度會變得更快，而且也會更加簡單。你所要做的，只需攜帶一些材料和切割器，然後把你所需要的機器人設計好，甚至可以把他們「壓扁」然後要用的時候一列印，即可使用。

當然，在整個過程中最耗時間的一部分，可能就是處理肌腱部分，這可能需要一個人力，同時大約佔用大約一半的製造時間。不過，研究人員正在探索在製造過程中嵌入肌腱的相關解決方案，雖然這種方法可能會讓整個流程變得有一點複雜，但是卻能讓整體製造速度獲得顯著提升。

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