软体机器人是指使用硅胶等材料为主体制备的一类机器人,软体机器人手臂具有本质安全性,柔顺性好,自身重量小,连续变形性,团队从2011年开始,一直专注于软体机器人的研究,提出了仿象鼻的软体机器人手臂,并先后解决了软体手臂在设计、控制等方面的多个科学难题,使得软体手臂可以成功在(非结构化的)日常生活环境中执行各类任务。使得软体手臂可以成功完成日常生活中各类交互任务,如开门、拉抽屉等。这些任务对我们人类来说都非常简单,因此我们可能会觉得(比人类手臂精度高许多(好几个数量级)的)刚性手臂做这些应该要更容易,实则不然。由于刚性手臂缺少柔顺性和安全性,因此缺乏应对不确定性的能力。面对交互任务时,要么需要对环境精确建模以消除不确定性,要么通过力传感器(精确的感知环境接触力,并)反馈调整手臂姿态以顺应不确定性(感知交互力以顺应不确定性)。然而,这种方式不仅复杂、代价高,而且存在很大的局限性。而软体手臂具有很好的柔顺性和安全性,因此可以像人类一样简单的执行这些任务,不需要提前建模,也不需要力传感器(精确感知交互力),甚至在有人干扰的情况下都可以成功完成任务。
任务展示出软体手臂交互安全的特性和应用潜力。喂食和擦脸,我们在护理领域用软体手臂做了一些应用示范。|播放视频是央视的《创新进行时》对我们软体手臂的专题介绍。视频中,节目主持人模拟瘫痪在床的患者,由软体手臂为其执行护理任务,包括喂食和擦脸(将食物拿起并送入患者口中,以及用湿海绵给患者擦脸)。之所以选择这两个任务作为代表(喂食和擦脸),是因为在各类护理任务中,会与人面部产生交互的任务对安全性要求是最高的,与中国科学技术大学第一附属医院建立和合作关系,开展初步临床验证实验。
下面分别是护理专家测试,患者测试,我们在中科大第一附院对软体手臂的喂食功能做了进一步的应用测试。左侧是护理专家(可以看到手臂能够跟踪用户嘴的位置,以应对头部姿态的改变)。右侧是一位有实际喂食需求的高位截瘫患者。他们在测试后都表示体验很好,而且不会担心有安全问题。