“以柔克刚”开辟新市场 柔性机器人从理想走向现实

原创 小科 中国科技信息

柔性感知机器人利用特殊的柔软材料制造的机器人，结合了柔性电子、力感知与控制、人工智能技术，具备了触觉、视觉、听觉等拟人化的感知能力。

让身材“魁梧”的机器人温柔地打开家里的一扇门、一个抽屉、一个瓶盖，有多难？近年来，“柔性制造”这一概念对制造业来说变得越来越重要，机器人作为一种具有高度柔性的自动化装备，在现代制造业中广泛应用，对提高制造生产线的柔性具有重要意义，同时也给机器人产业带来发展机遇。

那么，“柔性制造”和机器人相结合，将产生怎样的火花？事实上，柔性感知机器人，就是利用特殊的柔软材料制造的机器人，结合了柔性电子、力感知与控制、人工智能技术，具备了触觉、视觉、听觉等拟人化的感知能力。相比传统的机械类机器人，它是一款具备协助人类完成复杂环境下多任务处理能力的一种特殊的机器人。因为这个特点，它在体内医疗、辅助康复、人工器官、外骨骼这些需要安全、友善的人机交互的领域有非常好的应用前景。

毋庸置疑的是，未来的机器人会向着更加柔性、更加智能的方向演进。在大势所趋之下的今天，请跟随《中国科技信息》一起揭开“柔性机器人”的面纱。

柔性智能是机器人发展分水岭

在很多人眼中，“柔性智能”概念的落地，将是机器人发展的“分水岭”。通过几点论述不难证实这一观点：首先，传统“刚性”自动化生产线主要实现单一品种大批量生产，特点是生产率高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件商品的成本低，但只能生产一个或几个相类似的产品

其次，“柔性”生产则更能满足“小单快反”以及当今消费者个性化、多样化的需求。当今制造业竞争日趋激烈，制造企业对生产成本、产品质量、生命周期以及个性化需求满足等方面提出了更高的要求，而柔性生产具有“多样化、小规模、周期可控”等特点，能够满足客户需求。如果刚性生产代表了过去的生产加工模式，柔性化生产则会逐渐成为制造业转型的必然趋势。

此外，由于柔性机器人更好的伸缩性，可以与障碍物保持一致。因此，它们可以携带柔软而易碎的有效载荷而不会造成伤害；利用应变变形，它们可以通过小于其名义尺寸的开口进行挤压。换句话说，工人在工业机器人周围工作，是具有一定的安全隐患的，但如果使用柔性机器人，它能更好地进行人机交互，可以降低这方面的风险。

综合来看，如果真的推动柔性机器人落地，那么这将是对过往“刚性”机器人的颠覆，也真正地使得我国制造业向更精细化发展。

医院和工厂是柔性机器人主要应用场景

综合各方声音，可以看出柔性机器人将是未来发展的大势所趋，而且主要围绕以下两种应用场景：比如与人互动而不造成伤害、服务和喷漆的工业机器人（需要高度的灵活性才能到达狭窄的空间）；医疗机器人，特别是用于外科手术的机器人，以及在非结构化环境中操作的国防和救援机器人。

其中，医疗机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人，是柔性机器人最典型并且商业化的应用，大致可以分为手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人和转运机器人。其中，数据显示手术机器人国内潜在市场空间为136.73亿元/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，中性估算国内手术机器人规模75.35亿元/每年。由此可见，市场前景十分乐观。

而针对用于工业制造的柔性机器人，业界将大于六轴的机器人均称为柔性机器人（五轴是许多工业机器人的配置），轴数越大，机器人的灵活度越高。例如我国2019年12月问世的中国首套柔性OLED机器人，通过传感器扫描和软件算法，让这款机器人有了全新的国产“大脑”，能够进行Alignment自动纠偏、双取双放、数据上报等功能，能识别分析器件复杂多样的位置，并可实时对机器人动作进行调整和对旋转角度进行补偿，使机器人达到“手眼”协调。综合来看，在海康威视、旷视、商汤等机器视觉企业的带动下，我国在机器视觉领域已处于世界领先地位。

新材料技术的突破是发展的关键环节

围绕针对柔性机器人的应用场景设想、市场空间的讨论已经十分热烈，那么，从理想到现实究竟有多远？

专家认为，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，即能量输出不足，相比于工业柔性机器人来说，其需要面对的难点更多更大。输出力的差距，决定了柔性机器人在某些真实的物理环境下可用性和可靠性不如刚体机器人。

伴随着技术与材料的发展，数据预测，2026年中国柔性感知机器人的产值将超过63.7亿元美元，虽然柔性感知机器人行业目前在我国还处在早期状态，但是和常规机器人比较，柔性感知机器人已经拥有了许多优点，再加上全球新冠肺炎疫情加剧了对自动化的需求，从而促进了市场的增长。

归根结底，无论是遇到怎样的顺境与逆境，想要真正推动柔性机器人发展，新材料的研发探索都是必不可少的，因为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。

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