到Spiderverse《章鱼博士》中最新的反派角色包括一位才华横溢的科学家，她用灵活的机械臂做着卑鄙的事情。她的仿生手臂可以投掷物体，在打斗场景中帮助她快速移动，还有许多其他功能。虽然我们可以把邪恶的天才留在电影里，但在弗吉尼亚州汉普顿市的美国宇航局兰利研究中心，两名天才实习生正在研究像超级反派的不可思议的手臂那样的软机器人在我们星球之外的生存能力。

在兰利的创客空间实验室，查克·沙利文和杰克·菲茨帕特里克正在开发一系列软体机器人驱动器。沙利文说:“我们正在研究的是软体机器人在太空探索和组装中的可行性。”

当“机器人”这个词让人联想到金属手臂和齿轮的图像时，软体机器人驱动器是受生物启发的，观察大自然的工作方式来创造新的机器人运动。通过由高度灵活的材料构成，软体机器人能够像生物体一样移动，从而实现传统机器人无法实现的新运动范围。这些执行器的空间应用可以扩大机器人在探索和组装中的作用。

菲茨帕特里克说:“当你启动软体机器人时，它改变了你使用材料特性的方式。”“一块橡胶从平面变成手指形状，它会把材料变成其他东西。”

在研究的早期阶段，沙利文和菲茨帕特里克正在研究一系列特性，以了解如何在太空中建造和使用执行器。他们目前的工艺是3D打印一个模具，然后倒入一种像硅酮这样的柔性物质。根据设计，执行器有气室或气囊，可以根据其中的空气量膨胀和压缩。

目前，这两名实习生正在通过气囊中的一系列管子来操作该设计，使他们能够控制机器人的运动。通过调节软机器人驱动器腔内的空气量，机器人可以像人类肌肉一样弯曲和放松。

软机器人是一个相对新颖的概念。事实上，沙利文和菲茨帕特里克都是这个领域的新手。计算机工程师和首席研究员James Neillan，以及联合首席研究员Matt Mahlin，开发了一个实习项目，以调查太空中软体机器人的可行性。

沙利文于2015年通过与太空组装小组合作被引入。沙利文说:“詹姆斯·内兰和马特·马林邀请我来做这件事，他们知道我以前在太空组装方面做过什么。”

这是菲茨帕特里克在兰利的第三次实习，在这次机会之前，他也从未听说过软机器人。“这听起来是一个有趣的项目，我想了解更多，”菲茨帕特里克说。

创建执行器只是第一步。沙利文和菲茨帕特里克从原点开始，研究如何将这项技术用于太空组装和探索。从他们的调查中，他们希望能帮助看到未来软机器人的其他应用。要做到这一点，他们需要创建驱动器设计，并在一系列实验中进行测试。

科学方法表明，当创建一个实验时，研究人员将首先构建一个假设，其次，测试实验，然后分析收集到的数据。在此基础上，对发现的新信息进行故障排除会产生新的问题:什么起作用了?没有什么?接下来应该改变什么?

在此基础上，研究人员对实验进行修改并再次尝试，收集新的数据并分析信息。这个过程可以不断重复，直到实验积累了足够的数据，可以得出一个结论来回答最初的假设。沙利文和菲茨帕特里克就是这么做的。

作为研究人员，这两位实习生确定了关于执行器性能的四个研究方向:移动、连接、调平和成形。基于这些特性，沙利文和菲茨帕特里克计划确定软体机器人在太空探索和组装中的潜在用途和局限性。

“我们正试图通过这四个特性来了解软体机器人的基本能力。这样，当有人在路上说，也许软机器人在其他应用中是有用的，他们可以把我们的工作作为基线，”沙利文说。

首先是机动性，研究驱动器是如何移动的。例如，在月球表面移动。连接，作为第二个关键属性，对于理解探索机器人如何联锁和连接在一起至关重要。两个软体机器人可以连接在一起，形成一个巨大的临时庇护所。

第三个特性是调平，即执行器如何成功地创建或调整所需的表面，例如临时填充月球栖息地模块下的空间。“它不必是平坦的平原。它可以是其他表面形状，”菲茨帕特里克说。

最后，第四个特性是加强，即通过使用气囊加压来增加材料的强度。沙利文说:“我们使用驱动器让软体机器人进入一个位置，并使用干扰技术将其锁定。”这种技术可以用来被动地加强另一个结构，如防尘罩。

“我们认为这四点是问题的症结所在。一旦我们能够在单个单元测试中完成这些任务，我们就会想办法将它们结合起来，所以我们可能会将移动性和连接结合起来。”苏利文解释道。

根据菲茨帕特里克的说法，他们希望在“危险、肮脏或沉闷”的情况下使用软体机器人，以帮助宇航员在太空和其他行星上生活时保持安全和高效。

5月初，来自不同学科和领域的专家将来到兰利，就菲茨帕特里克和沙利文迄今为止的设计和研究提供反馈。有了这些反馈，沙利文和菲茨帕特里克可以了解更多的申请和问题，以便在整个夏天继续进行该项目。

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了下:产品设计，机器人•机器人抓手•末端执行器

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