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目前，我們常見(jiàn)的機(jī)器人大部分都是由剛性結(jié)構(gòu)組成，這些機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域有著大量應(yīng)用，隨著機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，剛性“硬”機(jī)器人在各種復(fù)雜環(huán)境執(zhí)行功能任務(wù)時(shí)適應(yīng)性和柔順性受到限制，于是就有了軟體機(jī)器人的研究。浙江大學(xué)工程力學(xué)系教授李鐵風(fēng)正是致力于研究軟體機(jī)器人的先驅(qū)者。

出生于中國(guó)湖南永州的李鐵風(fēng)，并不是傳統(tǒng)意義上的學(xué)霸，用他自己的話(huà)來(lái)講，可能還有些調(diào)皮。受家庭環(huán)境的影響，他從小就動(dòng)手能力特別強(qiáng)，經(jīng)常會(huì)在家里的雜物間搞些小發(fā)明，從那時(shí)起就幻想能有一間自己的實(shí)驗(yàn)室。高中畢業(yè)后他進(jìn)入了浙江大學(xué)，在浙江大學(xué)自由多元的學(xué)術(shù)氛圍中，他本專(zhuān)業(yè)表現(xiàn)優(yōu)異，同時(shí)還接觸到了如生物科學(xué)等學(xué)科，這也為他之后設(shè)計(jì)發(fā)明的機(jī)器魚(yú)打下了基礎(chǔ)。在浙江大學(xué)他順利獲得博士學(xué)位，并在讀博期間在導(dǎo)師的支持下到哈佛大學(xué)培養(yǎng)學(xué)習(xí)。

在哈佛留學(xué)的經(jīng)歷對(duì)李鐵風(fēng)之后的研究產(chǎn)生了很大的影響。在留學(xué)這段時(shí)間，正是軟體機(jī)器人研究的萌芽時(shí)期，他隨著課題組參與了很多日本歐洲等軟體機(jī)器人研究人員的交流活動(dòng)，這為他學(xué)習(xí)積累了許多軟體機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)。

2012年回國(guó)以后，李鐵風(fēng)加入浙江大學(xué)工程力學(xué)系，建立了軟機(jī)器人和智能結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)研究智能軟材料和軟體機(jī)器人的多場(chǎng)耦合力學(xué)，對(duì)軟材料和軟體機(jī)器人的力學(xué)行為分析與器件設(shè)計(jì)做出了重要貢獻(xiàn)。不久后，他設(shè)計(jì)發(fā)明了全軟體、全透明人工肌肉驅(qū)動(dòng)機(jī)器魚(yú)。

李鐵風(fēng)的機(jī)器魚(yú)研究的主要聚焦的是人造肌肉的相關(guān)應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)器人用電機(jī)及電線(xiàn)加剛體驅(qū)動(dòng)，無(wú)法達(dá)到類(lèi)似人類(lèi)肌肉的靈活性和精確性，力量密度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如人類(lèi)肌肉，而使用人造肌肉的軟體機(jī)器人將能改善這一情形。李鐵風(fēng)的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自海洋生物（蝠鲼）的啟發(fā)，軟體機(jī)器魚(yú)主要由橡膠和水構(gòu)成，其身體結(jié)構(gòu)完全柔軟和透明。機(jī)器魚(yú)的人造肌肉由介電彈性體和水凝膠制成，這些肌肉被嵌入融合在機(jī)器魚(yú)身體中，使得它具備了優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)和操控性能。

李鐵風(fēng)博士還提出了一種全新的電驅(qū)動(dòng)理論，他在研究中建立了系統(tǒng)的理論分析模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)成功證實(shí)了這一驅(qū)動(dòng)原理，獲得了極大的電驅(qū)動(dòng)變形（面積應(yīng)變1692%），大大超過(guò)了在此之前的變形能力。另外，該軟體機(jī)器魚(yú)的總體設(shè)計(jì)十分緊湊而可靠，在完全自帶集成電池能源、無(wú)線(xiàn)通訊與智能控制模塊的情況下，依然能夠?qū)崿F(xiàn)每秒0.69倍體長(zhǎng)的快速游動(dòng)速度，約為先前報(bào)告的軟體仿生機(jī)器人的兩倍，是世界上游動(dòng)速度最快的仿生軟體機(jī)器魚(yú)。這些突破使得該軟體機(jī)器魚(yú)項(xiàng)目在 2016 年成功入選 2016 杭州 G20 峰會(huì)“中國(guó)方案”項(xiàng)目，被中國(guó)中央電視臺(tái)專(zhuān)題報(bào)道。

（來(lái)源：李鐵風(fēng)）

李鐵風(fēng)做軟體機(jī)器人的初衷，來(lái)自于他對(duì)生活的細(xì)微觀(guān)察。在繁忙的求學(xué)及工作中，李鐵風(fēng)鮮有時(shí)間回家陪父母及爺爺奶奶。然而在與他們相處中他發(fā)現(xiàn)，雖然父母和爺爺奶奶年紀(jì)大了，但是他們都依然有運(yùn)動(dòng)的渴望，只是身體條件已經(jīng)不太允許。通過(guò)調(diào)查李鐵風(fēng)發(fā)現(xiàn)，這是老年人中普遍存在的現(xiàn)象，更重要的是，適量的運(yùn)動(dòng)對(duì)老年人身體健康特別重要。然而，現(xiàn)在市面上的一些輔助運(yùn)動(dòng)工具的人機(jī)交互并不友好，而且易用性也不高。而這，恰恰是軟體機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。

軟體機(jī)器人由自然生物啟發(fā)，設(shè)計(jì)的仿生人工肌肉可以替代部分硬質(zhì)電機(jī)和傳動(dòng)，由此制作的穿戴設(shè)備柔軟親和，可以成為輕便易用的老年人運(yùn)動(dòng)輔助工具，也可以作為醫(yī)療康復(fù)工具，輔助人體健康。李鐵風(fēng)現(xiàn)在的愿望就是能盡快研制出一副適合老年人使用的護(hù)膝，送給爺爺奶奶，輔助他們?nèi)粘Ｐ袆?dòng)，甚至讓他們有出遠(yuǎn)門(mén)旅行的能力。軟體機(jī)器人另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域則是復(fù)雜環(huán)境的監(jiān)測(cè)和探索，例如，機(jī)器魚(yú)的全軟體設(shè)計(jì)可以讓其適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，這可以用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及探索工作。

李鐵風(fēng)表示，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，軟體機(jī)器人研究整體已經(jīng)有了一定的技術(shù)積累，但還尚處于初期階段。目前就軟體機(jī)器人領(lǐng)域，中國(guó)與國(guó)際上的差距不大。各個(gè)國(guó)家在研究方向上有不同的選擇，都各具優(yōu)勢(shì)。例如，美國(guó)有先進(jìn)的軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式，歐洲和日本在軟體機(jī)器人材料方面相對(duì)有優(yōu)勢(shì)，而中國(guó)則擅長(zhǎng)的是軟體機(jī)器人的系統(tǒng)和新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

對(duì)于軟體機(jī)器人的未來(lái)，李鐵風(fēng)說(shuō)：“新興技術(shù)并不是一蹴而就的，我們應(yīng)該保持一定的耐心，堅(jiān)持基礎(chǔ)科學(xué)的鉆研與探索，不急功近利，逐漸積累，同時(shí)也利用好創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)帶來(lái)的方法和資源，讓科研成果更好地回饋社會(huì)?！?/span>

李鐵風(fēng)在頒獎(jiǎng)典禮上的演講

在DeepTech深科技微信公號(hào)（deeptechchina）后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵詞“李鐵風(fēng)”獲取其現(xiàn)場(chǎng)演講PPT（PDF版）

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目前，我們常見(jiàn)的機(jī)器人大部分都是由剛性結(jié)構(gòu)組成，這些機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域有著大量應(yīng)用，隨著機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，剛性“硬”機(jī)器人在各種復(fù)雜環(huán)境執(zhí)行功能任務(wù)時(shí)適應(yīng)性和柔順性受到限制，于是就有了軟體機(jī)器人的研究。浙江大學(xué)工程力學(xué)系教授李鐵風(fēng)正是致力于研究軟體機(jī)器人的先驅(qū)者。