长7厘米，重45克。它能在陡坡上奔跑，能在水中游泳，能跑能跳能举重物……而且它只是一个长得像软糖的软体机器人。它最霸气的一面可能就是它的模仿原型——猎豹。没错，就是追逐极智糖浆的动物，但同时也是陆地上跑得最快的生物。软体机器人长这样：开场是一张迷人的“小猎豹”摆动GIF【雷锋注：基于软体机器人是以猎豹为原型，文章称其为“小猎豹”》】由于软体材料的限制，很难快速储存或释放大量的机械能，一般软体机器人的运动速度和操作强度也会受到限制。不过，小猎豹之所以是小猎豹，是因为它不同于普通的软体机器人。受猎豹高速奔跑时脊柱活动机制的启发，研究人员在软体机器人设计中使用基于双稳态脊柱的混合软执行器，通过可逆的双稳态实现类似的脊柱屈伸。这样一来，小猎豹不仅可以高速移动，而且对付高强度物体也游刃有余。该研究论文现已发表在《科学进展》杂志上，题为“Leveragingelasticinstabilitiesforamplifiedperformance:Spine-inspiredhigh-speedandhigh-forcesoftrobots”。文章指出，这只小猎豹身长约7厘米，体重45克。它主要由两部分组成：一个弹簧驱动的双稳态结构（作为骨骼脊柱）和两个柔软的气动弯曲执行器（作为骨骼肌）。想象一下猎豹奔跑时的姿势，背部弯曲，四肢在空中伸展，落地时四肢收缩、交错。既然是以猎豹为蓝本，小猎豹也是这样奔跑的，如图：就是这张图。不过，看这样的运动姿势，感觉猎豹被黑了。小猎豹能够利用柔软的气动弯曲致动器在两个稳定状态之间实现快速、可切换的弹性捕捉。如前所述，一般的软机器很难储存和释放机械能。因此，研究人员在设计猎豹时加入了线性弹簧，连接猎豹的骨骼脊柱，通过弹簧预紧或调节弹簧的刚度来实现储能。在小猎豹的结构设计中，弹簧起到放大器的作用，不仅增加了速度和力量，还增加了弹性调节空间。这样的设计，研究人员称为“双稳态混合软致动器设计”。II和III是稳定状态。从性能上看，幼崽在奔跑时，骨骼脊柱会上下弯曲，四肢会在收缩和伸展之间变化。致动器和弹簧处的能量将处于低点，即“双稳态”。值得注意的是，小猎豹还不能主动刹车，需要接上气管进行充气，利用气泵交替弹起，让小猎豹在前屈之间变换跳跃和反弓飞行。猎豹是陆地上奔跑速度最快的生物，速度可达29米/秒，那么这个7厘米长的模仿猎豹的微型猎豹机器人在实际运动中表现如何呢？机器虽小，但不容小觑。据研究，在约3Hz的低驱动频率下，小猎豹机器人的速度可达每秒2.7个身长，约为18.75厘米/秒。和猎豹的气势比起来，小猎豹就显得不是很厉害了。但是你要知道，小猎豹是软体机器人，和猎豹不是一个物体类型，所以拿两者来比较是没有意义的。正确的对比对象应该是其他软体机器人。与以往的软体机器人相比，其最快速度仅为每秒0.8个身长，而小猎豹的速度是其三倍多。不仅如此，以往的软体机器人只能在地上爬行，而小猎豹不仅能上坡，还能下水，在抓物方面更是尖子生。表现最好的是小猎豹（左上）。在攀爬测试实验中，研究人员将小猎豹和另外两个软体机器人放置在一个倾角为17°的斜坡上。结果显示，只有小猎豹能够快速上坡，而另外两个软体机器人非常吃力，未能上坡。在入水测试中，研究人员重新包装了猎豹用于水下运动的软弯曲执行器。改进后的小猎豹长度约为150mm，质量为51g，弯曲执行器长度为45mm。实验结果表明，幼崽在水中的行进速度可达11.7厘米/秒，分别比其他两款软体机器人快32%和122%。在抓取作业中，小猎豹软体机器人不仅可以抓取鸡蛋等易碎物体，还可以抓取11.4公斤重的物体。至于抓取多个物体的能力，主要看弹簧。弹簧刚度越高，其抓握能力越强。然而，对于软体机器人来说，抓取易碎物体比抓取重物要求更高。首先，它抓东西的时候要够轻，抓手要柔软的同时要有抓地力。此外，弹簧在移动时应始终保持不活动状态。俗话说，轻拿轻放。软体机器人任重而道远与刚性机器人相比，软体机器人的发展滞后。与已经在巡逻、配送、教育等场景应用的刚性机器人相比，软体机器人还处于产出学术成果的阶段。香港科技大学机器人研究所所长王宇曾在世界机器人大会上表示，软体机器人的发展面临三个关键问题——机械运动原理、刚性结构、驱动和反馈。同时，他补充说，软体机器人越来越多，小问题或多或少都有进步。慢慢地，这些成功的案例和经验就可以融合起来，使得软体机器人在理论上有所发展；模仿猎豹软体机器人是理论研究的发展之一。虽然只是小小的进步，但任何质变不都是量变的结果吗？
