1. 本书是第一本描写软件机器人方面的经典科普书，为读者阐述软体机器人的基本概念和技术，并且通过实例指导读者利用身边的简单材料和工具，轻松创造软体机器人作品。

2. 本书由长期探索软体机器人创作的知名创客和专家撰写，分享他们多年积累的丰富创意和实例。

3. 本书适合青少年学生、有志发明创造的爱好者阅读了解软体机器人概念，体验创造生活的乐趣。

软体机器人是机器人领域的新兴研究方向。软体机器人技术让机器人在非结构化、不稳定的环境下执行精巧、柔顺的操作任务成为了可能。实现这一目标的一切关键在于使用柔性的材料—— 硅胶、布料、气球、柔性塑料，以及它们的不同组合，并佐以神奇新颖却又易于实现的创新思路。本书以通俗易懂的语言和快速上手的制作项目，向同学们、发明家们、创客们介绍软体机器人技术各种概念。

在本书中，你将会：

? 了解生物模型对软体机器人这一新兴领域带来的变革

? 探索新颖的材料和制造工艺在机器人领域内外的应用

? 寻找传统机器人机构设计的柔性替代方案

? 体验低成本、易实现的机器人制作项目

? 学习面向更加复杂项目的手工制作技巧

本书中介绍的项目涵盖了各种常用的工具使用及相关技术 —— 包括单片机技术、3D打印技术、模具加工与铸造技术等等，这些工具和技术能让你轻松创造有趣的软体机器人和装备。

时代进步，科技更迭。提升自我，更待何时！

Matthew Borgatti是一位知名创客，也是一名设计师和工程师。你或许见识过他创造的“怪兽”，打印过他发布的零件，或者观看过他制作的视频。那些在你的创客空间里常见的某些技术，很有可能就是他创造的。另外，他也是Super-Releaser开源软件机器人公司的创始人和首席科学家。致力于开发出能够让机器人从实验室走进千家万户的技术。他的公司主要开发软体机器人产品、制造方法、检测设备和相关应用。2007年，他在美国罗德岛设计学院获得了工业设计学士学位。他先后为Bond公司打造了一支绘图机器人舰队，撰写了五本书，为Instructables网站提供了多个家庭DIY项目，为Makani公司制作了风能发电风筝，为TechShop公司设计了CNC课程，为NOVA电视节目制作了一部纪录片。

Kari Love是Super-Releaser公司的软体机器人专家，她在纽约大学交互通信项目教授“探索软体机器人的概念”一课。她还承担了美国宇航局资助的宇航服研究工作，制作了许多百老汇演出服装，制作和装扮木偶。曾经她还代表创客空间在白宫发表演讲，并在全球零重力婚礼中担任伴娘。所有这些看似不可能的想法，都在Kari Love的努力下变为了现实。

译者简介

王鹏

硕士，毕业于中南大学机电工程学院，现就职于香港中文大学医学院。主要研究兴趣包括软体机器人建模、运动控制和医学应用。已于Science Translational Medicine、IROS等国际期刊和会议发表多篇高水平论文。

王志扬

硕士，毕业于英国谢菲尔德大学自动控制与系统工程系，现就职于中国科学院深圳先进技术研究院集成所智能仿生研究中心。主要研究兴趣为面向机械臂操作的智能控制方法。

余波

武汉市育才第二小学信息技术教师，中国电子学会创客教育专家委员会专家委员，全国青少年机器人竞赛“十佳”教练员，湖北省中小学电脑制作活动指导专家组组长。著有多部中小学科技课教材和创客教育专著。

软体机器人是机器人学与仿生学的结合，通过从自然界汲取灵感，创造出比传统刚性机器人更加灵活柔性的机器人，是机器人领域的全新分支和重要组成部分。本书立足于生动的制作项目，带领读者深切感受奇妙的“软体新世界”。

—— 吴新宇

中科院深圳先进技术研究院智能仿生中心执行主任，博士生导师

本书围绕软体机器人制作，阐述仿生学的理念，帮助青少年了解自然界的生物行为特性，并将这些特性融入他们体验和创造机器人的过程中去。

—— 谢作如

温州中学特级教师，教育部综合实践活动课程指导纲要研制项目组专家

软体机器人制作适合创客教育，本书内容来源于生活，让同学们从生活中取材，创造可用于生活的作品。

—— 管雪沨

常州市北郊小学校长，全国中小学生电脑制作活动创客项目裁判长

软体机器人是一个全新的领域，本书介绍的思想和方法有望成为创客教育的一种全新模式，激发青少年体验生活、创造生活的乐趣。

—— 周茂华

深圳市第二高级中学创客教育研究中心负责人

目　录

致谢 X

序言 XI

前言：为什么要关注软体机器人 XIII

第1章　软体机器人概述 1

无处不在的软体机器人 1

软体机器人有什么实用价值 3

软体机器人在哪儿 9

挑战 12

第2章　太空探索中的软体机器人 15

软体机器人技术在太空探索方面的优势 16

生物启发式漫游者探测器机器人 16

和宇航员一起工作 20

宇航服 21

可扩展栖息地 25

挑战和挫折 26

第3章　让水蛇玩具像变形虫一样移动 28

项目1：喷射彩珠 30

项目2：翻滚机构 35

第4章　拉线机构—成熟而有潜力的绳索机构 38

项目1：单指结构 40

项目2：三脚架执行器 45

第5章　强健且灵活的McKibben肌肉 57

项目：McKibben肌肉 59

第6章　3D打印最佳实践 64

打印设置 65

检查及整理 65

第7章　鱼夹持器—?一种真空驱动式堵塞夹持器 75

项目：搭建一个鱼夹持器 77

第8章　混合和注塑硅胶 88

硅胶 88

第9章　搭建属于自己的真空室 95

项目：搭建真空室 97

第10章　米其林小人—?一个简易的气动弯曲执行器 113

项目：制作“米其林小人”执行器 115

第11章　手动气泵—软体机器人原型工具 128

项目：制作手动气泵 130

第12章　四照花传感器—软体液压传感器 133

项目：制作四照花传感器 135

第13章　红隼夹爪—软体气动夹持器 148

项目：制作红隼夹爪 150

第14章　软体机器人气动控制模块 161

项目：搭建软体机器人气动控制模块 163

中文版推荐序

美国Maker Media公司推出的以软体机器人为题材的科普读物Soft Robotics: A DIY Introduction to Squishy, Stretchy, and Flexible Robots由机械工业出版社引进，并翻译为中文版《自己动手制作软体机器人》。原作者之一Matthew Borgatti在软体机器人领域从事了多年的研究、设计和开发工作。书中基于STEM教育的模式，介绍了很多软体机器人创新实践方法和创意设计思维，值得中国读者学习。作为一名关注青少年机器人及创客活动的普通教师，我希望将这本书及其推崇的国际先进教育理念和方法推荐给广大青少年及创客朋友以作参考。

作为软体机器人领域的入门科普读物，本书内容具有以下几个特点：

1）本书介绍的软体机器人涉及机器人技术的前沿领域，也是实现智能、安全、柔顺的“人机交互”必将经历的途径之一，应得到青少年和教育工作者的关注和研究。

2）软体机器人是一门多学科深入交叉融合的学科领域，特别是本书中介绍的有关仿生学的概念及应用，能够拓宽青少年的研究视野和思维，鼓励他们关注人类身边的生物行为特性，并应用到机器人的设计与创造中。

3）软体机器人的制作充满创客活动的特点，但回避了创客活动中过多的开放性。同时，软体机器人的制作属于机器人领域，但又不受品牌机器人结构件系统对创新形成的制约，可以充分利用生活中常见或容易购买的材料制作，是值得推广和普及的创新活动形态。本书中设计的项目所需使用的材料和工具大部分可以在超市或网上购买。

4）与传统刚性机器人不同，软体机器人的评价体系将不再以客观评判作为全部标准，主观评价以及设计作品在生活中的应用价值和设计思维将成为鼓励创意的导向，符合未来人才的评价特点。

5）软体机器人突破了传统机器人对机械结构设计及传统加工工艺的依赖。本书中介绍的通过3D打印的方式制作模具，并使用硅胶制作软体机器人的方式令人惊喜，值得推崇。3D打印的快速性让加工和制作变得方便简单，能够提高青少年动手实践的趣味性，也为青少年快速将自己的创新想法变成现实提供了动力。

软体机器人在现阶段还是一个全新的领域，与之有关的创客活动也在起步与探索阶段。本书介绍的思想和方法有望成为引领这一趋势的先行者。未来，软体机器人活动可能会成为普遍性的机器人创客活动形式，在各种展示与竞赛中显现。由此产生的相关课程也非常容易实现线上学习模式，也一定会吸引更多青少年参加这项活动。本书译者在机器人领域研究多年，对相关技术的现状和发展趋势有充分的了解。本书译文通俗易读，既保留了原文中语言风格的生动准确，也保证了行文的通顺自然。

最后，祝愿本书的所有读者在软体机器人的实践历程中锻炼自己的思维和动手能力，收获属于自己的成功！

郑方

清华大学人工智能研究院听觉智能

研究中心主任

北京信息科学与技术国家研究中心

智能科学部常务副主任