軟體機器人將重塑農業和食品市場 勞動力短缺問題迎刃而解
2011年，哈佛大學的George Whitesides教授幫助重寫了機器的規則。他與哈佛大學和五角大樓國防高級研究計劃局(DARPA)合作開發了仿生「軟體機器人」。
他承擔的挑戰是創建一個機器人，可以通過不到兩厘米高的間隙進行機動。雖然大多數機器人工程師嘗試使用傳統的剛性機器人，但Whitesides從大自然和活生物體中獲得靈感。他創造了一種全新的軟體機器人，完全由柔順的彈性聚合物製成。與剛性材料製造的機器人相比，軟體機器人的靈活性使其能夠輕鬆完成DARPA挑戰。這是機器人領域的一個突破。
與DARPA合作的最早技術應用在生物醫學領域。軟體機器人可以在侵入性手術中使用，適應性和精細地在身體周圍活動，或者安全地運輸器官和軟組織，而不會造成傷害。但不久之後，工業自動化將成為這項突破性技術的應用。
圖片來源：Soft Robotics
諸如電子商務，先進位造業和食品與農業等行業面臨日益增長的壓力，尋找自動化解決方案來處理勞動力不斷下降，客戶需求不斷增加以及在食品安全標準日益嚴格的情況。然而，這些行業產品的變數和脆弱性在很大程度上已經將它們排除在自動化之外。
雖然Whitesides的工作催生了一個全新的學術研究和開發重點領域，但在2013年，Soft Robotics Inc.成為開發第一個也是唯一商業應用的先鋒力量。它將這項技術推廣到商業產品中，可以為全球的工業客戶解鎖自動化。通過利用專利材料科學和人工智慧，Soft Robotics構建了自動化解決方案，能夠像人類的手一樣靈活掌握物品。它為機器人自動化帶來了革命性的變化，滿足世界需求，並在每個市場實現工業生產力。
為什麼我們需要軟體機器人?
食品加工和包裝，主要是生產和烘焙食品，是一個高度手工的過程。勞動力成本是對總產品成本的重要投入。從歷史上看，這些市場的工人是來自低成本的移民勞動力。但在過去幾年裡，我們看到，農產品和其他糧食生產市場的勞動力供應顯著減少。
無論是加利福尼亞州薩利納斯的移民勞動力減少，還是英國退歐對勞動力自歐盟國家流入英國的影響，還是澳大利亞新近通過的「背包客」勞工監管障礙，這都是一個全球性問題。它對世界各地的食品成本和供應產生直接影響。隨著勞動力日益稀缺，生產者開始轉向自動化，以維持生產力，並在許多情況下提高其食品生產企業的經濟可行性。
傳統機器人被設計為非常有效地執行單個任務。但是當物品或任務發生變化時(這在食品中經常出現這種情況)，這些傳統機器需要重新整合和重新編程，這可能需要花費數百小時和大量資金投入。
這個問題不僅限於食物。隨著消費品需求的增加以及先進位造業和電子商務等行業的勞動力限制，對機器人靈巧操作的需求比以往更加強烈。即使是美國政府在其2016年機器人技術報告中也提到了「靈活抓握機制，即允許靈活操作日常物品」作為「國家當務之急」。
當今的大多數機器人解決方案都基於硬連接和視覺系統，因此難以拾取食物等柔軟和多變的物體，或與人類安全地進行交互。傳統的機器人製造商試圖用剛性連接，感測器和複雜的視覺系統來模仿人類的手。Soft Robotics通過材料科學解決了這個問題，而不是通過更高水平的成本和複雜性。
Soft Robotics技術的設計靈感來自章魚 —— 從傳統的機器人技術的範式轉變。這導致了一種由聚合物組成的軟體機器人執行器的發明，這些聚合物不需要感測器或其他機電設備進行操作。該系統的計算能力被內置在夾具本身中，這是一種帶有微流體通道材料的專有混合物。當啟動時，它模擬章魚的觸角以複製人手的抓握和握持能力。
如今，只有12%的非汽車行業由機器人實現自動化，因為現有的剛性機器人無法解決靈活操縱可變產品和非結構化任務的問題。 通過利用柔軟和合規材料的特性，我們能夠構建一套全新的適應性和靈巧機械手，為這些勞動力匱乏的行業開闢全新的應用。
推動食品生產的未來
21世紀的農業面臨著生產更多糧食來養活日益增長的人口的挑戰，與此同時農村勞動力減少。 據聯合國統計，上個世紀，全球人口翻了兩番。 隨著發展中國家收入的增加，這種增長正在推動全球糧食需求，預計到2050年將增長59%至98%。
這將以新的方式塑造農業和食品市場。農民需要提高產量，但由於勞動力短缺，生產減緩，擴張困難。 2002年至2014年間，農業勞動力短缺造成的年收入損失達30億美元。加利福尼亞州生產的三分之一美國蔬菜和三分之二水果及堅果，都受到嚴重影響。根據農業勞動力調查和美國農業普查，該州在2002年至2014年間失去了近40%的農業勞動力。解決農業生產力方面的挑戰不僅會為世界提供糧食，而且會創造就業機會，並將以農業為基礎的經濟轉變為出口經濟。
勞動力短缺和食品安全問題的現實直接影響到全球食品的成本和可獲得性。Soft Robotics的技術幫助新興行業將自動化帶入其處理和包裝應用。地球上的每個人都參與全球食品供應鏈。我們正在努力確保糧食生產者的經濟生存能力，以供應這一市場。
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