30多年前，剪刀手愛德華那句“如果我沒有刀，我就不能保護你。如果我有刀，我就不能擁抱你。”感動無數人。幾十年後，“我長成這樣，是為了讓人看起來更想擁抱。”的大白又騙走了我們一票眼淚。

縱觀機器人發展史，影視作品裡機器人的溫情滿滿總離不開現實世界機器人發展格局的變化，從自動機械裝置到軟體機器人，科技的背後多了份溫柔，機器人開始走向“柔軟”。

科技源於生活，而服務於生活

從公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德對壁虎高明的爬行能力“大惑不解”後，其高超的攀爬能力便成為科研人員的重點研究物件。

而後透過實驗發現，壁虎每隻腳上都有數百萬根細毛，這些腳毛除了能夠插入最平整表面中以外，其大小和頂尖的形狀也強有力的增大了壁虎攀爬時的粘附力。正是這種超強粘附力，讓壁虎能夠在一塊垂直豎立的拋光玻璃表面以每秒一米的速度向上高速攀爬，並且“只靠一個指頭”就能夠把整個身體穩當地懸在牆壁或者倒掛在天花板上。

壁虎的“絕技”加上蚯蚓、章魚、水母等軟體動物身體的靈活性為科學家們製造更敏捷、危險性小、多功能的軟體機器人帶來了無限的靈感。一場科技源於生活，而服務於生活的故事就此拉開序幕。

1989年，日本岡山大學軟體機器人實驗室完成了早期的部分軟體機器人制造，即小型柔性機械手。該機械手採用白色矽膠材料澆築而成，利用氣體壓縮原理進行機械驅動，具有前屈、後伸、內收、外展、旋內、旋外、環轉7個自由活動度，與人手相似，它也能夠透過控制抓取力度完成易碎物品的基本抓持動作。柔性機械手的成功也代表著採用矽膠材料和氣動驅動模式的區域性軟體機器人的首次“變現”。

2007年，美國國防部高階研究計劃局綜合應用化學、材料學與機器人科學，研製出了化學機器人ChemBot。其超彈性外表面板由許多細胞形狀的小室構成。平常狀態下，可以透過對其面板的各細胞小室進行氣體填充，引起ChemBot膨脹，改變ChemBot的整體外形。

必要時刻，就可以應用“變形”特點將ChemBot擠入人類無法進入的各種狹小空間，替代人類完成各項作業。ChemBot的出現成功開闢了軟體機器人在勘探領域的運用，但是它離傳統概念上能隨意運動的機器人還相差甚遠。

2011年，美國哈佛大學以化學家喬治·懷特塞茲（George M。 Whitesides）教授為主的研究小組從烏賊、海星以及其它無脊椎動物獲得啟發，研製了一種有四隻“腳”的小型軟體機器人，透過對“腳”的應用，可以讓這種機器人像蠕蟲一樣在非常狹窄的空間裡進行活動。

這種機器人，結合了前幾代軟體機器人的特點，不僅可以準確地抓取形態各異的水果，篩選食物，還可以持握含刺的仙人球。成功做到了降低人類作業危險性的同時完全不損害所抓握的物體。

而後的幾年，軟體機器人的外表形態趨於穩定。2014年，美國哈佛大學又自主研製了一款仿海星的軟體機器人，此機器人由高彈性矽膠材料構成，並使用電動空氣壓縮機提供動力。透過材料和動力的升級，海星軟體機器人可以完成長達兩小時的自主執行，能夠承受高強度衝擊、碾壓等作用，甚至具備在嚴寒氣候、大風、水坑、火焰炙烤等惡劣條件下工作的能力。

無獨有偶，同年，我國科學家對軟體機器人的思考也開始“奔現”。SRT軟體機器人CEO高少龍，在其之前任職的北京航空航天大學成立了“仿生軟體機器人實驗室”，中國在這場機器人變革中牢牢地跟上了軟體機器人發展的快車。

2015年，義大利BioRobotics研究所設計出了一款仿生章魚，該軟體機器人在成型材料及驅動方式上進行突破，利用矽膠包裹網狀的SMA結構進行耦合變形，獲得觸手抓取的動力，而機器人觸手的爬行、遊動則由曲柄搖桿機構帶動。成型材料及驅動方式的近一步突破為全軟體機器人的產生帶來了催化劑。

從部分到整體，軟體機器人最佳化進行中

2016年，美國哈佛大學仿生機器人實驗室Wehner團隊自主研發的軟體機器人Octobot成功發表於《Nature》雜誌，再次引發學術界廣泛關注。Octobot是世界上首個公認的全軟體機器人，其基體由3D列印技術製造而成，透過化學反應提供所需動力，採用流體驅動的行進方式，無需電力便可自主運動，其大小如同成年人手掌，材料成本還不到3美元。Octobot全軟體機器人的到來為軟體機器人發展帶來了跨時代的突破。

僅隔1年，中國的“章魚妖精”出現了，北京航空航天大學王田苗、文力團隊與德國自動化技術商Festo合作完成了OctopusGripper的研製，這是中國軟體機器人領域發展的又一次突破。

2018年，美國哈佛Connor Walsh教授所研發出可穿戴的康復軟體機器人，研發該機器人的目的是為了幫助殘疾人和行動不便的人康復或是作為輔助裝置長期穿戴。康復軟體機器人的出現也成功表明了軟體機器人涉足的領域在逐漸擴大。

同年，中國CCTV10頻道播出了《創新一線——中國軟體機器人》專題，報道中對“仿生鮣魚軟體吸盤機器人”、“摺紙結構”、“柔性夾爪軟體機器人”、“水凝膠”和“章魚手軟體機器人”進行了系統介紹，這檔節目堪稱迄今為止世界上最深入淺出的軟體機器人綜合介紹。

而後軟體機器人產業成爆發式增長，全球主要軟體機器人制造商有Cyberdyne、SoftRobotics、RightHandRobotics、ParkerHannifin、SRT北京軟體機器人、Myomo、BionikLaboratories和Panasonic等。

據相關報道顯示，2019年全球前十大軟體機器人廠商佔據了49%的機器人市場份額，其中Cyberdyne是全球最大的軟體機器人廠商，市場佔比為9。61%。不同型別的軟體機器人中，外骨骼收入市場份額佔比最高，在2019年達到了60。35%，軟抓手機器人其次，佔比為39。65%。

全球軟體機器人的生產集中在美國、歐洲和日本，三個地區2019年的全球收入份額依次為45。80%、24。33%和21。80%。而消費則以中國、美國、歐洲和日本為主，2019年，中國軟體機器人銷售額的全球佔比達到31。84%，排名第一。

巨大市場的催生下，2020年，軟體機器人進入了百花齊放模式，可運動的、能變形的、會變色的，科研人員們孜孜不倦地研製出了屬於各行各業的多功能微型軟體機器人。

今年3月4日，不枉我們國家的大力投入和多年鑽研，浙江大學航空航天學院李鐵風教授團隊聯合之江實驗室，成功研製出一款仿生軟體智慧機器人，並首次在世界最深的馬裡亞納海溝實現了軟體機器人深海自主遊動。其相關論文更是刊登於世界知名學術刊物《Nature》雜誌上。

該研究成果率先提出機電系統軟硬共融的壓力適應原理，成功研製了無需耐壓外殼的仿生軟體智慧機器人，首次實現了在萬米深海自帶能源軟體人工肌肉驅控和軟體機器人深海自主遊動。這種環境自動適應和智慧系統不僅為軟體機器人開啟了新篇章，更將為深海探索科考、環境監測與資源勘探提供解決方案，直接為複雜環境與任務下機器人及智慧系統設計提供新思路。

“這一次沒有刀，我也能保護你”

其實相比於傳統剛性機器人，軟體機器人柔軟的機體使其可以更高效、安全地與人類和自然界進行互動。在地震、洪水等自然災害發生時，抑或遇到懸崖、巖洞、海底等複雜未知環境下，軟體機器人完全可以利用自身柔軟、彎曲程度高、自由度大等優勢很好地適應不同的複雜環境，承擔起勘探、救援、偵查等工作。

在醫療和手術應用方面，軟機器人更是天生具有與生物體的自然組織相容的優勢。哈佛大學的軟體機器人手套利用軟體致動器組成的模壓彈性腔與纖維增強，誘導特定的彎曲，能夠使肌肉或者神經受損的患者獨立把握物體。步態協助軟機器人可以覆蓋全身，它可以像正常的衣服一樣佩戴，最大限度減少與穿著者的相互干涉，對穿戴者起到輔助作用。

微創外科手術軟體機器人可以依靠自身的優勢特性，有效地輔助外科醫生的實際操作，使得手術更加精確、傷口更小、流血更少，術後恢復所需時間更短。

所以從“愛德華”到“大白”，軟體機器人還能走向何方？軟體機器人的到來到底是機器人時代的新開局，還是人類研發機器人史的新轉折？值得我們思考與期待。

文：達尼亞

/

資料猿

原文標題：軟體機器人進化論：溫柔又害怕！

http：//www。datayuan。cn/article/17795。htm