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作者与机构
本文由Cecilia Laschi（意大利比萨圣安娜高等学校仿生机器人研究所）、Barbara Mazzolai（意大利技术研究院微仿生机器人中心）和Matteo Cianchetti（意大利比萨圣安娜高等学校仿生机器人研究所）共同撰写，发表于2016年12月的*Science Robotics*期刊，题为《Soft Robotics: Technologies and Systems Pushing the Boundaries of Robot Abilities》。

主题与背景
本文是一篇综述性论文，系统梳理了软体机器人（soft robotics）领域的技术进展及其对机器人能力的拓展。软体机器人利用柔性材料（如弹性聚合物）和可变刚度结构，模仿生物体的形态与运动机制，实现传统刚性机器人难以完成的任务（如挤压、拉伸、攀爬、生长等）。文章从技术发展、仿生原理、应用场景等角度，分析了软体机器人如何突破传统机器人的能力边界。

主要观点与论据

1. 软体机器人的定义与核心特征
软体机器人的核心在于“柔性”（softness），包括材料柔性（如弹性模量接近生物组织）、结构可变形性（如连续体结构）以及与环境的安全交互能力。文中对比了多种定义：
- Trivedi等（2008）强调“连续体结构的大应变能力”；
- RoboSoft社区（2016）提出“通过固有或结构顺应性实现主动环境交互”；
- Rus等（2015）以杨氏模量为标准，定义“主要由类生物软材料构成的自主系统”。
支持案例包括：章鱼机器人（octopus robot）的肌肉静水骨骼结构、基于颗粒阻塞（granular jamming）的变刚度抓手等。

2. 技术演进的关键突破
软体机器人的发展经历了几个关键阶段：
- 驱动技术：早期采用气动人工肌肉（PAM）和形状记忆合金（SMA），如OctArm的仿头足类触手机械臂（2009）；
- 变刚度机制：颗粒阻塞技术（如Universal Gripper）通过真空调节刚度，实现40倍的刚度变化（2012）；
- 制造工艺：多材料3D打印和软光刻技术（soft lithography）推动复杂结构成型，如PneuNet气动网络结构（2011）。
突破性成果包括Meshworm仿蚯蚓蠕动机器人（2013）和完全软体的Octobot（2016）。

3. 仿生设计推动能力拓展
软体机器人的能力提升高度依赖生物启发：
- 运动能力：仿章鱼的水下腿式 locomotion（Poseidrone机器人）和脉冲喷射推进（pulsed-jet swimming）；
- 形态适应：仿植物根系的生长机器人（Plantoid）通过逐层沉积实现尖端生长；
- 环境交互：仿壁虎脚掌的StickyBot利用范德华力实现垂直攀爬。
这些案例表明，生物体的软组织结构（如肌肉静水骨骼、表皮黏附机制）为机器人设计提供了新范式。

4. 应用场景与未来挑战
软体机器人在医疗、救援、探索等领域展现潜力：
- 医疗：STIFF-FLOP手术机械臂结合柔性流体驱动（FFA）和颗粒阻塞，实现高灵巧操作；
- 救援：硅胶弹性体四足机器人可抵抗挤压和火焰（2014）；
- 可降解性：可食用水凝胶驱动器的研究为环保机器人提供方向。
未来挑战包括：刚性-柔性混合结构的优化、形态计算（morphological computation）的理论框架建立，以及自愈、自生长等生物特性的工程实现。

论文的价值与意义
1. 学术价值：系统总结了软体机器人的技术路线，提出“能力导向”的分析框架，强调柔性材料与仿生设计对机器人性能的革命性影响。
2. 应用前景：为医疗微创手术、灾难救援、人机交互等场景提供了新解决方案，例如柔性外骨骼手套（rehabilitation glove）对康复治疗的改进。
3. 跨学科推动：融合材料科学、生物学、控制论等多领域，促进形态计算、可变刚度机制等新兴研究方向的发展。

亮点
- 首次全面梳理软体机器人的“能力图谱”，如挤压（squeezing）、自愈（self-healing）等传统机器人无法实现的功能；
- 提出“刚性-柔性协同设计”的未来方向，呼应生物界中骨骼与软组织共存的进化策略；
- 强调制造工艺（如多材料3D打印）与仿生创新的协同作用，为领域发展提供方法论指导。

本文通过丰富的案例和技术分析，展现了软体机器人如何通过材料与结构的创新，重新定义机器人的能力边界，并为下一代自适应机器人奠定了理论基础。