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AI中国网 2020-03-14 17:57:12 热度：

章鱼机器人：这条八爪鱼指引着软体机器人的未来

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  • 　迄今为止，人类已经创造了很多机器人，它们大多数在工厂中，根据指令协助人类完成工作。但是，机器人需要走出这些环境，去探索更非主流的地方，比如海底或火星表面。而要在这些地方发光发热，机器人必须有一个灵活的身体，能够根据不同的环境作出调整。
  • 这样一来，打造软体机器人显得格外重要。为了实现目标，我们将目光转向了动物领域。动物适应性强，身体通常由软体物质构成，身体组织可以随着环境的变化而变化。
  • 章鱼没有内外骨骼，其八只爪子能够伸向四面八方，能紧紧地缠绕物体，能自由伸长或缩短、变软或变硬。它非常灵活，能随着环境的变化自如地变化着身体。 　　我们想要打造一款像章鱼一样灵活的机器人，首先，我们需要学习章鱼爪的肌肉性静水骨骼，它是章鱼灵活身体的关键。在深究了章鱼的生物特征之后，我们的难点就是如何将这些生物知识转换为工程知识。我们雇佣了一位海洋生物学家来测量章鱼爪，能根据此制作计算机模型，以此来指导我们的实验。接着，我们开始试验软体发动机，来模仿动物肌肉。
  • 　方法之一，便是使用一种叫做“电子动力聚合物(EAP)的物质来打造人造肌肉，这种物质一层软性材料，上下各有一个电极。当接上电流，EAP就变成了电容器，两个电极便收紧，将中间的软性材料挤到两边。欧洲的一支研究团队现在已经打造出了EAP制作的人造肌肉。 　　方法之二是使用液体制动器，它能自由地设计形状，灵活地安排电隔室，让机器人手臂自由弯曲，作出更复杂的动作。
  • 我们知道，要成功打造一只章鱼机器人，并不是一件易事。但我们知道，如若成功，我们将会造福很多人。章鱼机器人的用途很广，它能帮助人类进行水下修理。当船底破损，修理将成为一件危险、困难、昂贵的事。这时，章鱼机器人将能完美地解决这个问题。
  • 同时，章鱼拥有很高的智商。相比于其他的软体动物，章鱼的大脑和神经系统发展地更为完善，不过仍然有着自己的限制。因此，我们很惊讶它的八只爪子的独立活动范围能够如此之大。因此，我们的下一个挑战就是研究章鱼如何控制爪子，这样才能帮助我们打造高度灵活的章鱼机器人。
  • 我们还有一个更有趣的发现：章鱼的四肢并不需要完整的指令来作出相应的活动。因为经过数百万年的进化，章鱼的身体已经能够根据环境来作出对自己有利的反应。这种概念被机器人学家称为“形态计算( morphological computation)”，被人工智能研究者称为“天生智能(embodied intelligence)”。
  • 　迄今为止，人类已经创造了很多机器人，它们大多数在工厂中，根据指令协助人类完成工作。但是，机器人需要走出这些环境，去探索更非主流的地方，比如海底或火星表面。而要在这些地方发光发热，机器人必须有一个灵活的身体，能够根据不同的环境作出调整。
  • 这样一来，打造软体机器人显得格外重要。为了实现目标，我们将目光转向了动物领域。动物适应性强，身体通常由软体物质构成，身体组织可以随着环境的变化而变化。
  • 章鱼没有内外骨骼，其八只爪子能够伸向四面八方，能紧紧地缠绕物体，能自由伸长或缩短、变软或变硬。它非常灵活，能随着环境的变化自如地变化着身体。 　　我们想要打造一款像章鱼一样灵活的机器人，首先，我们需要学习章鱼爪的肌肉性静水骨骼，它是章鱼灵活身体的关键。在深究了章鱼的生物特征之后，我们的难点就是如何将这些生物知识转换为工程知识。我们雇佣了一位海洋生物学家来测量章鱼爪，能根据此制作计算机模型，以此来指导我们的实验。接着，我们开始试验软体发动机，来模仿动物肌肉。
  • 　方法之一，便是使用一种叫做“电子动力聚合物(EAP)的物质来打造人造肌肉，这种物质一层软性材料，上下各有一个电极。当接上电流，EAP就变成了电容器，两个电极便收紧，将中间的软性材料挤到两边。欧洲的一支研究团队现在已经打造出了EAP制作的人造肌肉。 　　方法之二是使用液体制动器，它能自由地设计形状，灵活地安排电隔室，让机器人手臂自由弯曲，作出更复杂的动作。
  • 我们知道，要成功打造一只章鱼机器人，并不是一件易事。但我们知道，如若成功，我们将会造福很多人。章鱼机器人的用途很广，它能帮助人类进行水下修理。当船底破损，修理将成为一件危险、困难、昂贵的事。这时，章鱼机器人将能完美地解决这个问题。
  • 同时，章鱼拥有很高的智商。相比于其他的软体动物，章鱼的大脑和神经系统发展地更为完善，不过仍然有着自己的限制。因此，我们很惊讶它的八只爪子的独立活动范围能够如此之大。因此，我们的下一个挑战就是研究章鱼如何控制爪子，这样才能帮助我们打造高度灵活的章鱼机器人。
  • 我们还有一个更有趣的发现：章鱼的四肢并不需要完整的指令来作出相应的活动。因为经过数百万年的进化，章鱼的身体已经能够根据环境来作出对自己有利的反应。这种概念被机器人学家称为“形态计算( morphological computation)”，被人工智能研究者称为“天生智能(embodied intelligence)”。

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