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未来机器人发展的重要趋势之一:以柔克刚
2019-3-1  来源:-  作者:-

  
  近年来,在自动化需求的强劲带动下,全球掀起了一股机器人发展的热潮,形形色色、各具功能的机器人产品,开始频繁出现在我们的视野之中。但不管是工业级的搬运、分拣、切割等机器人,还是消费级的扫地、医疗、教育等机器人,它们普遍透露出冰冷和僵硬的感觉,“钢铁战士”的形象不仅拉远了与人的距离,还在一定程度上限制了自身的应用。
 
  在这样的背景下,“柔性机器人”概念开始逐渐被提出。通过柔软材料的利用,驱动方式的创新,人们希望机器人能够拥有更好的环境适应性、安全性以及人机互动能力,以此在先进制造业中可以发挥出更大的价值。
 
  柔性机器人你了解吗?
 
  毫无疑问,柔性机器人作为一种新型产品,充满了科学家式的浪漫,但这却不是科学家们“柏拉图式”的空想。从2015年开始,伴随着我国科学家成功论证液态金属柔性机器人的可能性之后,柔性机器人便已经实现了理论与技术的突破,后续相关成果也越来越多的出现在我们面前。
 
  而从逐渐面世的产品中,我们也对柔性机器人有了更清晰的认识。简单来说,柔性机器人需要具备材料的柔软性、优良的环境适应性、超强的安全性,以及良好的人机互动性,需要破除传统机器人关节的僵硬和材料的刚强,朝着更轻、更软、更协调、更自主的方向发展。
 
  目前,柔性机器人被主要分为了两类,一种是工业柔性机器人,还有一种是生物柔性机器人,它们因为领域应用的不同,其定义也相去甚远。其中工业柔性机器人是从制造业的角度定义的,专指运用机器视觉的六轴以上工业机器人,而生物柔性机器人则是从生物学角度来讲的,主要指模拟生物柔性与灵活性创造的仿生机器人。
 
  现有的柔性机器人虽然有着诸多优点,但由于大多处于实验室阶段,不少的产品还是半成品。比如有的产品在材料上仍在使用刚性材料,有的产品只是多个硬质单元组成的简单结构,有的产品在外表柔软性和连接平滑性上还存在诸多不足等等。总而言之,柔性机器人当前只是提供了一个行业发展的价值方向,未来还有一很长段道路需要走。

  其行业发展难点为何?
 
  那么,对于柔性机器人的行业发展来说,其本身的难点究竟是什么呢?针对这个问题,我们还需要从工业柔性机器人与生物柔性机器人两个不同的角度来分析。
 
  从工业柔性机器人来看,首要的技术难点可能是材料。因为要保障工业机器人的柔性化作业,打破人机关系间的“工业围栏”,促进人机交互的安全、顺畅进行,传统的刚性连接器和外壳就无法继续使用,通过3D打印等方式寻找新材料或是首要任务。
 
  而从生物柔性机器人来看,驱动可能是主要难点,其次还有材料。仿生机器人主要模仿的不只是生物外形,还有材质、结构和运动方式,这既需要利用一些特殊材料来打造皮肤、肌肉等构造,也需要新的驱动方式来让这些材料运动起来,相比于工业柔性机器人来说,其需要面对的难点更多更大。
 
  但不管对于何种柔性机器人分类来说,对于新材料的研发探索都是必不可少的,可以说柔软的材料就是机器人柔性化实现的基础,未来能否在材料的寻找上取得突破,将决定着柔性机器人的发展能否走向成熟。
 
  两大场景的应用潜力
 
  当前,对于柔性机器人的商业应用来说,主要集中在两大领域,即工业和医疗。其中,医疗领域是柔性机器人典型性和商业度较高的应用领域,潜力空间估值接近75亿美元。
 
  医疗机器人的柔性化运用可以分为手术、康复、护理、救援、转运等多个环节,以手术机器人的临床性和产业化程度为佳。而达芬奇手术机器人代表了柔性机器人在该领域的一定水平,其三个关键核心技术:可自由运动的手臂腕部 、3D 高清影像技术、主控台的人机交互设计,分别对应了柔性机器的机器感知、机器行动和人机交互。
 
  业内专业人士预测,柔性化的手术机器人在国内潜在市场空间约为136亿元/年,考虑潜在购买方需求数量以及适应症市场规模两方面因素,中性估算未来国内手术机器人规模将达到75亿元/年。柔性机器人在医疗领域的发展空间十分巨大。
 
  而对于工业领域的柔性机器人应用来说,随着近年来协作机器人的大火,在机器视觉等技术的加持之下,其在工业上的作用将越来越为人所关注,未来市场需求只会与日俱增。以当前国内工业机器人的迅猛发展之势,柔性机器人的工业化应用相对于医疗来说也将不遑多让。
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