软体机器人“柔”美动人，与变形金“刚”与众不同

最著名的机器人是深受喜爱的《星球大战》角色R2D2和C3PO，它们是（几乎）完全能够与人类互动的人形机器人。在现实世界中，机器人现在在工业和医学中扮演着关键角色，机器人技术领域有望在第四次工业革命中扮演重要角色。从巨型工业机器人到能够帮助外科手术的微型机器和设备，我们已经走过了漫长的道路。然而，像R2D2和C3PO一样，目前大多数机器人都是由带有预编程任务的刚性部件制成的，一旦它们与人类或甚至与人类密切接触，或者如果它们需要在复杂环境（如空间或水）中自主导航，它们的应用就会出现问题。

刚性机器人折纸船

软体机器人的基本特征

软机器人能够模仿动物复杂的运动。软机器人系统是由它们的柔顺性来定义的，它允许连续且经常响应的局部变形。这些特性使得软机器人特别有兴趣与人体组织集成，例如生物医学设备的实现，以及机器人在恶劣或不确定环境中的性能，例如，在受限空间中的探索或在不平坦地形上的移动。软材料和附加制造技术的进步使得具有复杂能力的软机器人的设计成为可能，例如跳跃、复杂的3D运动、抓取和释放。

a多步态软机器人；b 伪装软机器人。c滚动机器人；d 气动 络；e 软手套；f 用于3D游泳的液压自动软机器鱼。

折纸软体机器人

折纸机器人是使用折叠工艺制造的，这为制造各种机器人形态提供了一种简单的方法。受生物系统的启发，工程师们开始探索折纸折叠与智能材料致动器的结合，以实现内在驱动，将设计与制造复杂性分离。折纸身体的内置折痕结构有可能产生柔韧性，并表现出许多柔软的身体特性。机器人的传统制造通常是一个自下而上的装配过程，包含多个低级步骤，用于创建包括手动操作和多次迭代的子系统。相比之下，自然系统使用自上而下的并行转换方法（如折叠）实现优雅的设计和复杂的功能。自然界中的折叠产生了一系列复杂的形态功能结构，如蛋白质和肠道，并使花、叶和昆虫翅膀等结构得以发育。受大自然的启发，工程师们开始探索由嵌入式智能材料驱动器驱动的折纸机器人。折纸机器人的设计和制造利用自上而下的并行转换方法来实现优雅的设计和复杂的功能。

各种类型的折纸柔软机器人

微型机器人

微生物可以在复杂的介质中移动，对环境作出反应并自我组织。微型机器人领域致力于在亚毫米大小的移动机器人系统中实现这些功能。然而，将传统机器人及其控制系统小型化到微型并不是一种可行的方法。开发微型机器人的另一个很有希望的策略是直接在材料中实现传感、驱动和控制，从而模仿生物物质。智能、刺激响应的软材料可以充当车载传感器和执行器，这种具有“活性物质”特征的微型机器人可以实现自主运动、导航和集体行为。

微型柔性机器人中的激励与响应

应用

软机器人技术可以设计不同规模的软机器和设备。软机器人的柔顺性和机械特性使其在医疗应用中特别有趣。根据与人类互动的程度，机器人中使用的软材料需要不同程度的生物相容性和仿生性。用于生物医学应用的软机器人非常热门，包括用于手术、诊断和药物输送的软工具、可穿戴和辅助设备、假体、用于训练和生物力学研究的模拟人工器官和组织的主动模拟器。

a一种刚度可控柔性可学习外科手术机械手,用于微创外科手术;b 用于药物输送的软装置的概念图和照片

a一套电缆驱动的软质外挂套装;b |Exo Poly手套;c 软机器人手套; d 支撑软臂，支持洗澡任务

a可抓取不熟悉的物体;b 软抓取器;c 用于恢复衰竭心脏的功能。d |人体声带的物理模拟器。