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近年來，在自動(dòng)化需求的強(qiáng)勁帶動(dòng)下，全球掀起了一股機(jī)器人發(fā)展的熱潮，形形色色、各具功能的機(jī)器人產(chǎn)品，開始頻繁出現(xiàn)在我們的視野之中。但不管是工業(yè)級(jí)的搬運(yùn)、分揀、切割等機(jī)器人，還是消費(fèi)級(jí)的掃地、醫(yī)療、教育等機(jī)器人，它們普遍透露出冰冷和僵硬的感覺，“鋼鐵戰(zhàn)士”的形象不僅拉遠(yuǎn)了與人的距離，還在一定程度上限制了自身的應(yīng)用。
在這樣的背景下，“柔性機(jī)器人”概念開始逐漸被提出。通過柔軟材料的利用，驅(qū)動(dòng)方式的創(chuàng)新，人們希望機(jī)器人能夠擁有更好的環(huán)境適應(yīng)性、安全性以及人機(jī)互動(dòng)能力，以此在先進(jìn)制造業(yè)中可以發(fā)揮出更大的價(jià)值。
柔性機(jī)器人你了解嗎？
毫無疑問，柔性機(jī)器人作為一種新型產(chǎn)品，充滿了科學(xué)家式的浪漫，但這卻不是科學(xué)家們“柏拉圖式”的空想。從2015年開始，伴隨著我國科學(xué)家成功論證液態(tài)金屬柔性機(jī)器人的可能性之后，柔性機(jī)器人便已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了理論與技術(shù)的突破，后續(xù)相關(guān)成果也越來越多的出現(xiàn)在我們面前。
而從逐漸面世的產(chǎn)品中，我們也對(duì)柔性機(jī)器人有了更清晰的認(rèn)識(shí)。簡單來說，柔性機(jī)器人需要具備材料的柔軟性、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性、超強(qiáng)的安全性，以及良好的人機(jī)互動(dòng)性，需要破除傳統(tǒng)機(jī)器人關(guān)節(jié)的僵硬和材料的剛強(qiáng)，朝著更輕、更軟、更協(xié)調(diào)、更自主的方向發(fā)展。
目前，柔性機(jī)器人被主要分為了兩類，一種是工業(yè)柔性機(jī)器人，還有一種是生物柔性機(jī)器人，它們因?yàn)轭I(lǐng)域應(yīng)用的不同，其定義也相去甚遠(yuǎn)。其中工業(yè)柔性機(jī)器人是從制造業(yè)的角度定義的，專指運(yùn)用機(jī)器視覺的六軸以上工業(yè)機(jī)器人，而生物柔性機(jī)器人則是從生物學(xué)角度來講的，主要指模擬生物柔性與靈活性創(chuàng)造的仿生機(jī)器人。
現(xiàn)有的柔性機(jī)器人雖然有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，不少的產(chǎn)品還是半成品。比如有的產(chǎn)品在材料上仍在使用剛性材料，有的產(chǎn)品只是多個(gè)硬質(zhì)單元組成的簡單結(jié)構(gòu)，有的產(chǎn)品在外表柔軟性和連接平滑性上還存在諸多不足等等?？偠灾?，柔性機(jī)器人當(dāng)前只是提供了一個(gè)行業(yè)發(fā)展的價(jià)值方向，未來還有一很長段道路需要走。
其行業(yè)發(fā)展難點(diǎn)為何？
那么，對(duì)于柔性機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展來說，其本身的難點(diǎn)究竟是什么呢？針對(duì)這個(gè)問題，我們還需要從工業(yè)柔性機(jī)器人與生物柔性機(jī)器人兩個(gè)不同的角度來分析。
從工業(yè)柔性機(jī)器人來看，首要的技術(shù)難點(diǎn)可能是材料。因?yàn)橐Ｕ瞎I(yè)機(jī)器人的柔性化作業(yè)，打破人機(jī)關(guān)系間的“工業(yè)圍欄”，促進(jìn)人機(jī)交互的安全、順暢進(jìn)行，傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼就無法繼續(xù)使用，通過3D打印等方式尋找新材料或是首要任務(wù)。
而從生物柔性機(jī)器人來看，驅(qū)動(dòng)可能是主要難點(diǎn)，其次還有材料。仿生機(jī)器人主要模仿的不只是生物外形，還有材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，這既需要利用一些特殊材料來打造皮膚、肌肉等構(gòu)造，也需要新的驅(qū)動(dòng)方式來讓這些材料運(yùn)動(dòng)起來，相比于工業(yè)柔性機(jī)器人來說，其需要面對(duì)的難點(diǎn)更多更大。
但不管對(duì)于何種柔性機(jī)器人分類來說，對(duì)于新材料的研發(fā)探索都是必不可少的，可以說柔軟的材料就是機(jī)器人柔性化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，未來能否在材料的尋找上取得突破，將決定著柔性機(jī)器人的發(fā)展能否走向成熟。
兩大場景的應(yīng)用潛力
當(dāng)前，對(duì)于柔性機(jī)器人的商業(yè)應(yīng)用來說，主要集中在兩大領(lǐng)域，即工業(yè)和醫(yī)療。其中，醫(yī)療領(lǐng)域是柔性機(jī)器人典型性和商業(yè)度較高的應(yīng)用領(lǐng)域，潛力空間估值接近75億美元。
醫(yī)療機(jī)器人的柔性化運(yùn)用可以分為手術(shù)、康復(fù)、護(hù)理、救援、轉(zhuǎn)運(yùn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，以手術(shù)機(jī)器人的臨床性和產(chǎn)業(yè)化程度為佳。而達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人代表了柔性機(jī)器人在該領(lǐng)域的一定水平，其三個(gè)關(guān)鍵核心技術(shù)：可自由運(yùn)動(dòng)的手臂腕部 、3D 高清影像技術(shù)、主控臺(tái)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)，分別對(duì)應(yīng)了柔性機(jī)器的機(jī)器感知、機(jī)器行動(dòng)和人機(jī)交互。
業(yè)內(nèi)專業(yè)人士預(yù)測，柔性化的手術(shù)機(jī)器人在國內(nèi)潛在市場空間約為136億元/年，考慮潛在購買方需求數(shù)量以及適應(yīng)癥市場規(guī)模兩方面因素，中性估算未來國內(nèi)手術(shù)機(jī)器人規(guī)模將達(dá)到75億元/年。柔性機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展空間十分巨大。
而對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的柔性機(jī)器人應(yīng)用來說，隨著近年來協(xié)作機(jī)器人的大火，在機(jī)器視覺等技術(shù)的加持之下，其在工業(yè)上的作用將越來越為人所關(guān)注，未來市場需求只會(huì)與日俱增。以當(dāng)前國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的迅猛發(fā)展之勢(shì)，柔性機(jī)器人的工業(yè)化應(yīng)用相對(duì)于醫(yī)療來說也將不遑多讓。
