一臺新的橡膠計算機將人手的感覺與電子計算機的思維過程相結(jié)合，取代了軟機器人中最后的硬件?，F(xiàn)在，軟機器人可以在金屬和電子設(shè)備無法行進的地方旅行 - 如高輻射災(zāi)區(qū)，外太空和深水下 - 并且肉眼看不見甚至是聲納檢測。一個軟的機器人，連接到一個氣球，浸沒在一個透明的水柱中，潛水和表面，然后再次潛水和浮出水面，就像一條追逐蒼蠅的魚。軟機器人之前已經(jīng)完成了這種技巧。但與大多數(shù)軟機器人不同，這款機器人的制造和操作都沒有硬件或電子部件。在里面，一臺柔軟的橡膠計算機告訴氣球何時上升或下降。這款機器人首次完全依賴于軟數(shù)字邏輯。

在過去的十年中，軟機器人已經(jīng)飆升到金屬占主導(dǎo)地位的機器人領(lǐng)域。由橡膠硅膠材料制成的夾板已經(jīng)用于裝配線：緩沖爪處理精致的水果和蔬菜，如西紅柿，芹菜和香腸鏈，或從包裝箱中提取瓶子和毛衣。在實驗室中，夾具可以拾取光滑的魚，活老鼠甚至昆蟲，從而消除了更多人類互動的需要。

軟機器人已經(jīng)需要比硬機器人更簡單的控制系統(tǒng)。夾具是如此柔順，它們不能施加足夠的壓力來損壞物體而不需要校準壓力，簡單的開關(guān)就足夠了。但到目前為止，大多數(shù)軟機器人仍然依賴于某些硬件：金屬閥打開和關(guān)閉操作橡膠夾持器和臂的空氣通道，計算機告訴這些閥何時移動。

現(xiàn)在，研究人員用橡膠和空氣建造了一臺柔軟的電腦。“我們模擬電子計算機的思維過程，只用軟質(zhì)材料和氣動信號，用壓縮空氣代替電子，”丹尼爾J.普雷斯頓，發(fā)表在一論文的第一作者稱的美國國家科學院論文集和與George Whitesides，Woodford L.和Ann A. Flowers大學教授合作的博士后研究員。

為了做出決定，計算機使用數(shù)字邏輯門，接收消息(輸入)的電子電路，并根據(jù)其編程確定反應(yīng)(輸出)。我們的電路并沒有那么不同：當醫(yī)生敲擊膝蓋下方的肌腱(輸入)時，神經(jīng)系統(tǒng)被編程為猛拉我們的腿(輸出)。

普雷斯頓的軟計算機使用硅膠管和加壓空氣模擬該系統(tǒng)。為了實現(xiàn)復(fù)雜操作所需的最小類型的邏輯門 - 在這種情況下，NOT，AND和OR - 他編程軟閥以對不同的空氣壓力作出反應(yīng)。例如，對于NOT邏輯門，如果輸入為高壓，則輸出為低壓。普雷斯頓說，通過這三個邏輯門，“你可以復(fù)制任何電子計算機上發(fā)現(xiàn)的任何行為。”

例如，水箱中的浮動魚狀機器人使用環(huán)境壓力傳感器(改進的非門)來確定要采取的行動。當電路感應(yīng)到水箱頂部的低壓時，機器人潛水，當感應(yīng)到深處的高壓時，機器人就會潛水。如果有人按下外部軟按鈕，機器人也可以執(zhí)行命令。

僅使用軟部件制造的機器人有幾個好處。在工業(yè)環(huán)境中，如汽車工廠，大型金屬機器以盲目的速度和動力運行。如果人類擋路，硬機器人可能會造成無法挽回的傷害。但是，如果一個柔軟的機器人碰到一個人，普雷斯頓說，“你不必擔心受傷或災(zāi)難性的失敗。”他們只能施加這么大的力量。

但是，軟機器人不僅僅是更安全：它們通常更便宜，更簡單，重量輕，耐損壞和腐蝕性材料，并且耐用。添加智能和軟機器人不僅可以用于處理西紅柿。例如，機器人可以感知用戶的溫度并進行軟擠壓以指示發(fā)燒，當水壓上升過高時向潛水員發(fā)出警報，或者在自然災(zāi)害后推動碎片以幫助找到受害者并提供援助。

軟機器人也可以在電子設(shè)備競爭的地方冒險：高輻射場，如核故障后或外太空中產(chǎn)生的那些，以及磁共振成像(MRI)機器內(nèi)部。在颶風或洪水過后，一個強壯的軟機器人可以管理危險的地形和有害的空氣。普雷斯頓說：“如果它被汽車碾過，它就會繼續(xù)運轉(zhuǎn)，這是我們對硬機器人沒有的東西。”

普雷斯頓及其同事并不是第一個沒有電子設(shè)備來控制機器人的人。其他研究團隊設(shè)計了微流體電路，可以使用液體和空氣來創(chuàng)建非電子邏輯門。一個微流體振蕩器幫助一個柔軟的章魚形機器人連枷所有八個臂。

然而，微流體邏輯電路通常依賴于硬質(zhì)材料，如玻璃或硬塑料，并且它們使用這樣的薄通道，一次只有少量空氣可以通過，從而減慢機器人的運動。相比之下，普雷斯頓的通道更大 - 直徑接近1毫米 - 這使得空氣流速更快。他的空氣夾持器可以在幾秒鐘內(nèi)抓住物體。

微流體電路的能量效率也較低。即使在休息時，這些設(shè)備也使用氣動電阻器，它將空氣從大氣流到真空或壓力源以保持靜止。Preston的電路在休眠時不需要能量輸入。在機器人遠離可靠能源的緊急情況或災(zāi)難情況下，這種節(jié)能可能至關(guān)重要。

橡膠機器人也提供了誘人的可能性：隱形。根據(jù)普雷斯頓選擇的材料，他可以設(shè)計一個與特定物質(zhì)進行索引匹配的機器人。因此，如果他選擇一種在水中偽裝的材料，機器人在浸沒時會顯得透明。在未來，他和他的同事們希望創(chuàng)造肉眼看不見甚至是聲納探測的自主機器人。“這只是選擇正確材料的問題，”他說。

對普雷斯頓來說，正確的材料是彈性體(或橡膠)。雖然其他領(lǐng)域通過機器學習和人工智能追求更高的能力，但Whitesides團隊卻遠離了復(fù)雜的安裝。“那里有很多能力，”普雷斯頓說，“但是退一步思考是否有一種更簡單的方法來做同樣的結(jié)果，特別是如果它不僅更簡單，那就更好了。還便宜。“