หุ่นยนต์อ่อน

หุ่นยนต์ขาอ่อนมีล้อสามารถเคลื่อนที่บนพื้นดิน

หุ่นยนต์อ่อน เป็นสาขาย่อยของวิทยาการหุ่นยนต์ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ การควบคุม และการผลิตหุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ แทนที่จะเป็นข้อต่อและโครงสร้างแบบแข็ง เมื่อเทียบกับหุ่นยนต์ที่มีโครงสร้างแบบแข็งที่สร้างจากโลหะ เซรามิก และพลาสติกแข็งแล้ว ความยืดหยุ่นของหุ่นยนต์แบบอ่อนช่วยเพิ่มความปลอดภัยเมื่อทำงานใกล้ชิดกับมนุษย์ หรือทำงานกับสิ่งที่บอบบางได้

ประเภทและการออกแบบ

โมเดลพิมพ์ 3 มิติที่มีลักษณะคล้ายปลาหมึก

เป้าหมายของหุ่นยนต์อ่อนคือการออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ที่มีโครงสร้างและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น ในหุ่นยนต์อ่อนบางชนิด ความยืดหยุ่นอาจจะถูกจำกัดอยู่เฉพาะในส่วนที่จำเป็นของหุ่นยนต์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น แขนหุ่นยนต์ที่มีลำตัวแข็งสามารถใช้ปลายมือจับที่อ่อนนุ่มเพื่อจับและจัดการวัตถุที่บอบบางหรือมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอได้อย่างอ่อนโยน หรือหุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่มีลำตัวแบบแข็งส่วนบางชนิดอาจใช้ชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นเฉพาะในส่วนที่จำเป็น เช่น แผ่นรองเท้าเพื่อดูดซับแรงกระแทกหรือข้อต่อแบบสปริงเพื่อจัดเก็บและปลดปล่อยพลังงานศักย์ยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม สาขาของหุ่นยนต์อ่อนมักมุ่งเน้นไปที่การสร้างเครื่องจักรที่อ่อนเป็นหลักหรือทั้งหมด หุ่นยนต์ที่มีร่างกายอ่อนนุ่มทุกส่วนมีความสามารถแตกต่างจากหุ่นยนต์ที่แข็ง เช่น ความยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเปลี่ยนรูปร่างเพื่อเข้าไปในสถานที่ที่ร่างกายแข็งไม่สามารถเข้าถึงได้ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในการบรรเทาทุกข์ภัยพิบัติ นอกจากนี้ หุ่นยนต์อ่อนยังปลอดภัยกว่าสำหรับสัมผัสร่างกายมนุษย์หรือการใช้งานภายในร่างกายมนุษย์อีกด้วย

การออกแบบหุ่นยนต์อ่อนมักมีแรงบันดาลในจากธรรมชาติโดยเฉพาะจากสัตว์น้ำ เนื่องจากสัตว์ต่างๆ นั้นมีส่วนประกอบที่อ่อนนุ่มเป็นส่วนใหญ่ แลสัตว์ดังกล่าวสามารถใช้ประโยชน์จากความอ่อนนุ่มดังกล่าวเพื่อการเคลื่อนไหวอย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนในบริเวณต่าง ๆ ของโลก ด้วยเหตุนี้ หุ่นยนต์อ่อนจึงมักได้รับการออกแบบให้มีลักษณะเหมือนสัตว์ โดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตที่นิ่มอย่างเช่น ปลาหมึก อย่างไรก็ตาม การออกแบบและการควบคุมหุ่นยนต์อ่อนนั้นยากและซับซ้อนกว่าหุ่นยนต์ที่ลำตัวแข็ง เนื่องจากหุ่นยนต์อ่อนมีความต้านทานเชิงกลต่ำ ความยืดหยุ่นของหุ่นยนต์อ่อนที่ทำให้มันมีความสามารถที่แตกต่างนี้เองที่เป็นความท้าทายในการควบคุมหุ่นยนต์เหล่านี้ นอกจากนั้น คณิตศาสตร์ที่พัฒนามาตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาเพื่อการออกแบบวัตถุแข็งไม่สามารถนำมาใช้กับหุ่นยนต์ชนิดอ่อนได้ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบหุ่นยนต์อ่อนจึงนิยมใช้เครื่องมือออกแบบอัตโนมัติ เช่น อัลกอริทึมเชิงวิวัฒนาการ ซึ่งทำให้สามารถออกแบบและปรับให้รูปร่าง คุณสมบัติของวัสดุ และตัวควบคุมของหุ่นยนต์อ่อนได้พร้อมกันและโดยอัตโนมัติสำหรับงานที่กำหนด