2011年，哈佛年夜學(xué)的George Whitesides傳授贊助重寫了機(jī)械的規(guī)矩。他與哈佛年夜學(xué)和五角年夜樓國防高等研討籌劃局(DARPA)協(xié)作開辟了仿生“軟體機(jī)械人”。

他承當(dāng)?shù)奶翎吺莿?chuàng)立一個(gè)機(jī)械人，可以經(jīng)由過程不到兩厘米高的間隙停止靈活。固然年夜多半機(jī)械人工程師測(cè)驗(yàn)考試應(yīng)用傳統(tǒng)的剛性機(jī)械人，但Whitesides從年夜天然和活生物體中取得靈感。他發(fā)明了一種全新的軟體機(jī)械人，完整由和婉的彈性聚合物制成。與剛性資料制作的機(jī)械人比擬，軟體機(jī)械人的靈巧性使其可以或許輕松完成DARPA挑釁。這是機(jī)械人范疇的一個(gè)沖破。

與DARPA協(xié)作的最早技巧運(yùn)用在生物醫(yī)學(xué)范疇。軟體機(jī)械人可以在侵入性手術(shù)中應(yīng)用，順應(yīng)性和精致地在身材四周運(yùn)動(dòng)，或許平安地運(yùn)輸器官和軟組織，而不會(huì)形成損害。但不久以后，工業(yè)主動(dòng)化將成為這項(xiàng)沖破性技巧的運(yùn)用。

圖片起源：Soft Robotics

諸如電子商務(wù)，先輩制作業(yè)和食物與農(nóng)業(yè)等行業(yè)面對(duì)日趨增加的壓力，尋覓主動(dòng)化處理計(jì)劃來處置休息力賡續(xù)降低，客戶需求賡續(xù)增長和在食物平安尺度日趨嚴(yán)厲的情形。但是，這些行業(yè)產(chǎn)物的變量和軟弱性在很年夜水平上曾經(jīng)將它們消除在主動(dòng)化以外。

固然Whitesides的任務(wù)催生了一個(gè)全新的學(xué)術(shù)研討和開辟重點(diǎn)范疇，但在2013年，Soft Robotics Inc.成為開辟第一個(gè)也是獨(dú)一貿(mào)易運(yùn)用的前鋒力氣。它將這項(xiàng)技巧推行到貿(mào)易產(chǎn)物中，可認(rèn)為全球的工業(yè)客戶解鎖主動(dòng)化。經(jīng)由過程應(yīng)用專利資料迷信和人工智能，Soft Robotics構(gòu)建了主動(dòng)化處理計(jì)劃，可以或許像人類的手一樣靈巧控制物品。它為機(jī)械人主動(dòng)化帶來了反動(dòng)性的變更，知足世界需求，并在每一個(gè)市場(chǎng)完成工業(yè)臨盆力。

為何我們須要軟體機(jī)械人?

食物加工和包裝，重要是臨盆和烘焙食物，是一個(gè)高度手工的進(jìn)程。休息力本錢是對(duì)總產(chǎn)物本錢的主要投入。從汗青上看，這些市場(chǎng)的工人是來自低本錢的移平易近休息力。但在曩昔幾年里，我們看到，農(nóng)產(chǎn)物和其他食糧臨盆市場(chǎng)的休息力供給明顯削減。

不管是加利福尼亞州薩利納斯的移平易近休息力削減，照樣英國退歐對(duì)休息力自歐友邦家流入英國的影響，照樣澳年夜利亞早先經(jīng)由過程的“背包客”勞工監(jiān)管妨礙，這都是一個(gè)全球性成績。它對(duì)世界各地的食物本錢和供給發(fā)生直接影響。跟著休息力日趨稀缺，臨盆者開端轉(zhuǎn)向主動(dòng)化，以保持臨盆力，并在很多情形下進(jìn)步其食物臨盆企業(yè)的經(jīng)濟(jì)可行性。

傳統(tǒng)機(jī)械人被設(shè)計(jì)為異常有用地履行單個(gè)義務(wù)。然則當(dāng)物品或義務(wù)產(chǎn)生變更時(shí)(這在食物中常常涌現(xiàn)這類情形)，這些傳統(tǒng)機(jī)械須要從新整合和從新編程，這能夠須要消費(fèi)數(shù)百小時(shí)和年夜量資金投入。

這個(gè)成績不只限于食品。跟著花費(fèi)品需求的增長和先輩制作業(yè)和電子商務(wù)等行業(yè)的休息力限制，對(duì)機(jī)械人靈活操作的需求比以往加倍激烈。即便是美國當(dāng)局在其2016年機(jī)械人技巧申報(bào)中也提到了“靈巧抓握機(jī)制，即許可靈巧操作平常物品”作為“國度燃眉之急”。

現(xiàn)今的年夜多半機(jī)械人處理計(jì)劃都基于硬銜接和視覺體系，是以難以拾取食品等柔嫩和多變的物體，或與人類平安地停止交互。傳統(tǒng)的機(jī)械人制作商試圖用剛性銜接，傳感器和龐雜的視覺體系來模擬人類的手。Soft Robotics經(jīng)由過程資料迷信處理了這個(gè)成績，而不是經(jīng)由過程更高程度的本錢和龐雜性。

Soft Robotics技巧的設(shè)計(jì)靈感來自章魚 —— 從傳統(tǒng)的機(jī)械人技巧的范式改變。這招致了一種由聚合物構(gòu)成的軟體機(jī)械人履行器的創(chuàng)造，這些聚合物不須要傳感器或其他電機(jī)裝備停止操作。該體系的盤算才能被內(nèi)置在夾具自己中，這是一種帶有微流體通道資料的專有混雜物。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，它模仿章魚的觸角以復(fù)制人手的抓握和握持才能。

現(xiàn)在，只要12%的非汽車行業(yè)由機(jī)械人完成主動(dòng)化，由于現(xiàn)有的剛性機(jī)械人沒法處理靈巧把持可變產(chǎn)物和非構(gòu)造化義務(wù)的成績。 經(jīng)由過程應(yīng)用柔嫩和合規(guī)資料的特征，我們可以或許構(gòu)建一套全新的順應(yīng)性和靈活機(jī)械手，為這些休息力匱乏的行業(yè)開拓全新的運(yùn)用。

推進(jìn)食物臨盆的將來

21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)面對(duì)著臨盆更多食糧來贍養(yǎng)日趨增加的生齒的挑釁，與此同時(shí)鄉(xiāng)村休息力削減。 據(jù)結(jié)合國統(tǒng)計(jì)，上個(gè)世紀(jì)，全球生齒翻了兩番。 跟著成長中國度支出的增長，這類增加正在推進(jìn)全球食糧需求，估計(jì)到2050年將增加59%至98%。

這將以新的方法塑造農(nóng)業(yè)和食物市場(chǎng)。農(nóng)人須要進(jìn)步產(chǎn)量，但因?yàn)樾菹⒘θ狈ΓR盆減緩，擴(kuò)大艱苦。 2002年至2014年間，農(nóng)業(yè)休息力缺乏形成的年支出喪失達(dá)30億美元。加利福尼亞州臨盆的三分之一美國蔬菜和三分之二生果及堅(jiān)果，都遭到嚴(yán)重影響。依據(jù)農(nóng)業(yè)休息力查詢拜訪和美國農(nóng)業(yè)普查，該州在2002年至2014年間掉去了近40%的農(nóng)業(yè)休息力。處理農(nóng)業(yè)臨盆力方面的挑釁不只會(huì)為世界供給食糧，并且會(huì)發(fā)明失業(yè)機(jī)遇，并將以農(nóng)業(yè)為基本的經(jīng)濟(jì)改變?yōu)槌隹诮?jīng)濟(jì)。

休息力缺乏和食物平安成績的實(shí)際直接影響到全球食物的本錢和可取得性。Soft Robotics的技巧贊助新興行業(yè)將主動(dòng)化帶入其處置和包裝運(yùn)用。地球上的每一個(gè)人都介入全球食物供給鏈。我們正在盡力確保食糧臨盆者的經(jīng)濟(jì)生計(jì)才能，以供給這一市場(chǎng)。