從柔性夾爪到柔性構(gòu)造SRT軟體機器人給機器人裝上靈巧、柔軟的手

從柔性夾爪到柔性構(gòu)造SRT軟體機器人給機器人裝上靈巧、柔軟的手

世界工業(yè)機器人市場被“四個家庭”壟斷，國內(nèi)傳統(tǒng)機器人市場的范圍也非常有限。在這樣一個趨近成熟的行業(yè)中，如果初創(chuàng)企業(yè)想要取得突破，在市場上開辟一條新道路或許將是個不錯的選擇。北京軟體機器人科技有限公司就是這樣一家公司。他們從柔性夾爪的材料做起，將硅橡膠這種在上百年時間里只能作為被動受力的緩沖件的材料，變成了能夠主動對外施力的關(guān)鍵零部件，為行業(yè)注入了新鮮的能量。在科幻文學(xué)作品和影視作品中，人們對機器人形態(tài)的想象沒有邊界。但說到現(xiàn)實世界中的“機械制造”和“機器人”，人們腦海中浮現(xiàn)出的形象往往離不開一個共同特征——剛性構(gòu)造。至于軟體機器人，盡管有關(guān)它們的設(shè)計時常會出現(xiàn)在《Science》《Nature》等知名學(xué)術(shù)期刊上，但是基本也就只是停留在實驗室階段，沒有進(jìn)一步的制造，更談不上量產(chǎn)和應(yīng)用。然而，創(chuàng)新性技術(shù)從實驗到實踐的道路上，總要有人走出來。北京軟體機器人科技有限公司（SoftRobotTechCo.,Ltd，以下簡稱“SRT”）就是軟體機器人技術(shù)的先行者。體外機器人技術(shù)的未來“全球范圍內(nèi)，基本只有我們和美國的一家公司在進(jìn)行軟體機器人的研發(fā)和量產(chǎn)，并在業(yè)界獲得了認(rèn)可?！盨RT聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO高少龍說道。SRT是以北京航空航天大學(xué)和美國東北大學(xué)的研發(fā)和運營團(tuán)隊為核心組建的。北航在2014年成立了仿生軟體機器人實驗室。當(dāng)時在北航當(dāng)老師的高少龍接觸到了軟體機器人技術(shù)?！霸谶@種原理級的創(chuàng)新技術(shù)上，全球都處于同一起跑線。在機械工業(yè)領(lǐng)域，一般都是中國追趕美國、歐洲和日本，這樣的機會非常難得?！睓C器人的傳感和安全性是相關(guān)研究人員一直在解決的問題。“靈巧手”正是其中一項，它指的是用機器模擬人手的動作。高少龍發(fā)現(xiàn)，通過軟體機器人技術(shù)能夠解決這個問題且成本極低。在市場方面，高少龍則看到了軟體機器人在食品和果蔬的分選包裝、3C汽車鋰電的搬運等領(lǐng)域應(yīng)用的可能性。他表示：“在工程學(xué)科，判斷一個研究是否有價值最重要的一點就是看它能夠解決多少問題?！?016年3月，高少龍和他的團(tuán)隊從高校走出來，成立了SRT，以軟體機器人技術(shù)為基礎(chǔ)，通過軟體機器人技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，為客戶提供簡易、可靠的復(fù)雜產(chǎn)品柔性抓取解決方案?！拔覀冋J(rèn)為這是對傳統(tǒng)機械行業(yè)的顛覆性技術(shù)。但全球進(jìn)行軟體機器人研究的人員主主要要集集中中在在高高校校內(nèi)內(nèi)部部，，進(jìn)進(jìn)入入市市場場應(yīng)應(yīng)用用實實踐踐的的特特別別少少。。一一項項擁擁有有多多應(yīng)應(yīng)用用場場景景的的創(chuàng)創(chuàng)新新技技術(shù)術(shù)如如果始終沒人實踐，即使有著無限的潛力，也失去了它的意義，那么這個技術(shù)方向可能會慢慢消失。從技術(shù)、市場和責(zé)任三個方面出發(fā)，我們都愿意走出高校，創(chuàng)辦公司?！毙袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立關(guān)于軟體機器人技術(shù)最早的理論研究論文發(fā)布于2009年，而第二篇比較有階段性意義的論文出現(xiàn)在2011年，從被發(fā)現(xiàn)到今年僅有10年。對于處于發(fā)展初期的新技術(shù)，高校的實驗室和科研機構(gòu)中總是百花齊放卻又欠缺完整體系?！敖刂聊壳?，軟體機器人技術(shù)的理論體系還未建立完成，也沒有一本闡述軟體機器人技術(shù)理論體系的書。這在機械科學(xué)上非常罕見?！备呱冽垷o奈笑道：“全球軟體機器人行業(yè)對于軟體機器人每個部件的命名甚至都沒有統(tǒng)一?！薄瓣P(guān)節(jié)”等部件的叫法只是沿用了剛性機器人所用的名稱，但實際上，這在學(xué)術(shù)層面上已經(jīng)詞不達(dá)意，帶偏了該軟體機器人部件定義的內(nèi)涵。“不僅是在中國，美國、歐洲、日本也都是這種情況?！痹跊]有完整理論體系的情況下，標(biāo)準(zhǔn)的建立難度更高。我國的標(biāo)準(zhǔn)體系按照適用范圍，可劃分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4個層次。《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》規(guī)定：企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為組織生產(chǎn)的依據(jù)。已有國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，國家鼓勵企業(yè)制定嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在企業(yè)內(nèi)部適用。軟體機器人沒有國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，于是SRT進(jìn)行了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行。軟體機器人行業(yè)規(guī)模尚小，建立標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走?！拔覀冏鳛檐涹w機器人行業(yè)的領(lǐng)頭者，有責(zé)任促進(jìn)行業(yè)的規(guī)范化。同時，有了標(biāo)準(zhǔn)框架后的交互會更簡單、高效，成本也會降低，能夠為學(xué)術(shù)界的研發(fā)提供更多的支持?！备呱冽埍硎?。測試量表：測試生產(chǎn)過程中，srt的自動化高效將產(chǎn)SRT的主要產(chǎn)品是可靠、靈活、易用的創(chuàng)新性的末端執(zhí)行器——硅膠材質(zhì)的柔性夾爪。軟體機器人產(chǎn)品涉及三個技術(shù)板塊，即設(shè)計、材料和工藝。“硅膠是其中最基礎(chǔ)、最麻煩的部分?！备呱冽?zhí)寡?。在過去上百年的工業(yè)機械發(fā)展史中，硅膠材料大部分作為機械結(jié)構(gòu)中的緩沖件存在。緩沖件是被動受力的，而軟體機器人是將硅膠變?yōu)橹鲃訉ν馐┝Φ牟考?。要實現(xiàn)這種改變，硅膠的機理、結(jié)構(gòu)和性能都會發(fā)生天翻地覆的變化。為此，SRT建立了自己的材料學(xué)實驗室、結(jié)構(gòu)學(xué)實驗室，不斷調(diào)試并積累數(shù)據(jù)。功夫不負(fù)有心人，通過無數(shù)次反復(fù)而漫長的實驗對比，SRT對硅膠材料配方和工藝結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行調(diào)整，突破了硅膠使用的精度和壽命問題。目前，他們的客戶已經(jīng)涵蓋了食品、生鮮、汽車配件、3C等行業(yè)，提升了生產(chǎn)制造異形、易損制品的效率和品質(zhì)。國際機器人聯(lián)合會（IFR）的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)界只解決了3%至4%的規(guī)則、剛性物品的自動化生產(chǎn)搬運問題，剩余96%左右的柔性異形、易損物品仍使用人工上下料。而軟體機器人正填補了異形、易損物品分揀和包裝領(lǐng)域市場空白，解決了這個全球行業(yè)內(nèi)普遍存在的難題。SRT比較有市場信心的是生鮮方向的解決方案。據(jù)高少龍介紹，公司海外客戶的90%都在生鮮行業(yè)。在海外，人們一般是在超市購買有保鮮膜、塑料膜包裝的高品質(zhì)生鮮產(chǎn)品。在工廠包裝和流通過程中，如果要避免人工因觸碰而導(dǎo)致的產(chǎn)品損耗，那么該工廠就必須實現(xiàn)自動化。SRT軟體機器人的柔性夾爪能夠滿足這一點，同時能夠達(dá)到精準(zhǔn)的重復(fù)定位，高速度的抓取和經(jīng)久耐用的使用壽命。這在極大程度上優(yōu)于人工和傳統(tǒng)剛性夾爪。2020年，在新冠肺炎疫情的沖擊下，自動化需求愈加凸顯，國內(nèi)包裝生鮮市場也越來越大。“安全無接觸、靈活自適應(yīng)”的SRT智能抓取方案在國內(nèi)也能夠起到更大的價值?！霸趯a(chǎn)品投入市場后，95%以上的情況是客戶主動來找我們?！备呱冽?zhí)寡?，“這不是我們有多牛，而是因為我們沒有特別多的市場資源?！边@是SRT面臨的困境，但從另一方面看，其實也印證了“酒香不怕巷子深”這句老話。高少龍的產(chǎn)品：為醫(yī)療領(lǐng)域提供的新產(chǎn)品SRT也在努力將軟體機器人技術(shù)從工業(yè)擴展到其他領(lǐng)域。其首先瞄準(zhǔn)的便是醫(yī)療行業(yè)。高少龍認(rèn)識到，全球工業(yè)界存在一個普遍狀態(tài)——“大型的工業(yè)公司都有醫(yī)療事業(yè)部?！痹谒磥?，這是因為工業(yè)和醫(yī)療兩個行業(yè)的“基因”是相同的，它們都對安全、穩(wěn)定和性能有著極高的要求。因此，對于SRT這樣的技術(shù)型公司來講，在觸達(dá)工業(yè)領(lǐng)域的同時，前往醫(yī)療領(lǐng)域的路徑是最短的?！安挥眠M(jìn)行大量的營銷，東西好，客戶自然會買單?！备呱冽埍硎?。在創(chuàng)業(yè)之初，SRT在醫(yī)療方向的計劃是研發(fā)和生產(chǎn)手部假肢。據(jù)高少龍介紹，市面上具有靈活活動能力的人手假肢，價格大概處于幾十萬元。而且假肢屬于精密器械，容易損壞。這使大部分有需求的殘疾人難以承擔(dān)。如果以軟體機器人技術(shù)制作能夠執(zhí)行拿杯子、拿碗等基礎(chǔ)動作的手部康復(fù)器械，SRT有信心將成本控制在千元級。這種民用級醫(yī)療器械是極具社會意義的，而且高少龍也抱著“做技術(shù)出身的人希望能造福一些需要幫助的人”的態(tài)度。但SRT選擇研發(fā)醫(yī)療器械而不是假肢的原因有以下兩點：第一，是因為假肢和人體的連接處必須由醫(yī)院操作，同時還涉及骨骼支撐。SRT所擅長的軟體機器人技術(shù)僅限于“肌肉”層面，進(jìn)行假肢設(shè)計研發(fā)的周期會很長。第二，作為最初只由幾名大學(xué)老師構(gòu)成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，盈利的困難性也阻礙了這項業(yè)務(wù)的開拓。在工業(yè)領(lǐng)域耕耘4年之后，當(dāng)SRT的產(chǎn)品已經(jīng)銷售到全球十多個國家，獲得了一定的收入，他們才開始進(jìn)軍醫(yī)療領(lǐng)域?？祻?fù)器具是他們的第一步。2020年，SRT推出了面向醫(yī)療領(lǐng)域的新產(chǎn)品——軟甲手部康復(fù)機器人，幫助中風(fēng)偏癱患者進(jìn)行手部康復(fù)訓(xùn)練。該產(chǎn)品從立項到量產(chǎn)僅用了4個月時間。中風(fēng)偏癱患者發(fā)病后往往需要3個月的時間進(jìn)行黃金期的康復(fù)訓(xùn)練，此后則是終身的訓(xùn)練?？祻?fù)訓(xùn)練需要依靠他人的幫助，而由于手部有15個關(guān)節(jié)，數(shù)量比較多，傳統(tǒng)的康復(fù)器具需要15個電機完成抓握的動作，制作成本達(dá)到幾十萬元，整個過程既無法自主進(jìn)行又價格昂貴。軟甲手部康復(fù)機器人能夠主動對外施力，患者能夠“穿戴”軟甲自主進(jìn)行訓(xùn)練。這填補了手部康復(fù)器具領(lǐng)域的空白。在高少龍看來，“這款康復(fù)機器人對于很多患者算是福音。它代表我們的一份社會責(zé)任感。技術(shù)終究要服務(wù)于生活、服務(wù)于人類?！备呱冽?zhí)岬剑镜漠a(chǎn)品銷售路徑分為兩個階段——ToC銷售和ToB銷售。目前，這款手部康復(fù)機器人在按照ToC的智能硬件的思路銷售。在它拿到二類醫(yī)療器械經(jīng)營許可證、完成資質(zhì)的認(rèn)證之后，康復(fù)醫(yī)院即可批量采購這款產(chǎn)品。這款產(chǎn)品的銷售策略也將以ToB為主，ToC為輔。此外，針對醫(yī)療領(lǐng)域，SRT也在計劃開發(fā)一系列用于手術(shù)、制藥等方面的末端執(zhí)行器和自動化系統(tǒng)。最根本的始終是制造能力2020年12月，SRT完成了由創(chuàng)新工場與愉悅資本共同領(lǐng)投的近億元B輪融資。“這個行業(yè)中，營銷不會是重點，我們每一輪融資最主要的用途始終是技術(shù)研發(fā)?！备呱冽埛Q。他們在這一片尚存很多技術(shù)空白的藍(lán)海市場中，更希望腳踏實地將基礎(chǔ)夯實?！备呱冽埻嘎?，SRT在2021年的一項重要工作是在全球軟體機器人技術(shù)年會上開放自己的工藝能力。他自信地表示：“在工程化和制造能力方面，SRT在軟體機器人行業(yè)是全球第一的?！睂τ谝患夜径?，將技術(shù)公開是很有挑戰(zhàn)性的一件事。從前，SRT的技術(shù)一直沒有對外公放，只是在公司自己實驗室中的“秘密”。如今，對開放的期盼是SRT希望向全球?qū)涹w機器人技術(shù)具備設(shè)計能力的學(xué)術(shù)界，可以提供能將其千百種的設(shè)想實現(xiàn)的制造能力，從而促進(jìn)行業(yè)快速發(fā)展。對