科技總是在不斷進(jìn)步，技術(shù)也在不斷革新，作為科技最前沿的機(jī)器人更是如此。也許某些技術(shù)在我們現(xiàn)在看來(lái)還很初級(jí)，還無(wú)法為我們的社會(huì)創(chuàng)造實(shí)惠，但技術(shù)的發(fā)展本來(lái)就是循序漸進(jìn)的，是要在生活中不斷摸索，總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)積累的，就像當(dāng)年電磁波初次被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)誰(shuí)也不敢說(shuō)它可以改變世界，但現(xiàn)在它確實(shí)做到了。相信今天在機(jī)器人行業(yè)的這些新技術(shù)將來(lái)也會(huì)實(shí)實(shí)在在改變這個(gè)行業(yè)，改變?nèi)祟?lèi)的生活。下面一起來(lái)看一下，那些機(jī)器人技術(shù)將改變我們未來(lái)的生活吧。
1 軟體機(jī)器人技術(shù)
機(jī)器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過(guò)事實(shí)并不總是這個(gè)樣子的。最近，來(lái)自美國(guó)普渡大學(xué)的研究人員就發(fā)明了一種由輕質(zhì)惰性泡沫材料制成的軟體機(jī)器人，為了讓它像機(jī)器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅(jiān)硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。
該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人稱(chēng)，這種能夠變形收縮的機(jī)械纖維將被廣泛用于機(jī)器人領(lǐng)域，而他們也有計(jì)劃以此為基礎(chǔ)研制新型飛行機(jī)器人。另外，由于成本低重量輕，機(jī)械纖維機(jī)器人十分適合用于太空探索，要知道每多將一克物質(zhì)送上太空，整個(gè)發(fā)射成本都會(huì)顯著增加，而美國(guó)航空航天局也已經(jīng)開(kāi)始著手研究這類(lèi)軟體機(jī)器人。不僅如此，對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域來(lái)說(shuō)機(jī)械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎(chǔ)上又減輕了患者的負(fù)擔(dān)。
2 人機(jī)交互技術(shù)
東芝在Cutting-EdgeIT&Electronics Comprehensive Exhibition(CEATEC)展會(huì)上發(fā)布了一款全新人形交互機(jī)器人，而其最大特色就是可以通過(guò)手語(yǔ)與人交流。
據(jù)悉，多虧了關(guān)節(jié)中內(nèi)置的43個(gè)電動(dòng)機(jī)，這個(gè)名叫AikoChihira的女性角色機(jī)器人的肢體運(yùn)動(dòng)相當(dāng)自然流暢，這也讓手語(yǔ)表達(dá)成為了可能。不過(guò)，機(jī)器人動(dòng)作模擬技術(shù)目前還存在諸多限制，東芝計(jì)劃在2020年以前推出更為全面智能的手語(yǔ)交互機(jī)器人，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就必須將語(yǔ)言表達(dá)、語(yǔ)音識(shí)別、動(dòng)作控制等多個(gè)系統(tǒng)完美結(jié)合在一起。值得一提的是，AikoChihira計(jì)劃的最終目標(biāo)是為老人以及老年癡呆癥患者提供服務(wù)，在陪伴他們的同時(shí)還能幫助醫(yī)護(hù)人員或者其親人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。
除了東芝以外，很多科研機(jī)構(gòu)也參與了AikoChihira計(jì)劃。東芝已經(jīng)和大阪大學(xué)展開(kāi)了深入合作，而后者則一直致力于人形機(jī)器人的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，所以AikoChihira才會(huì)看起來(lái)如此真實(shí)。另外，芝浦科技學(xué)院和湘南工科大學(xué)在運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面也給予該項(xiàng)目很大幫助，而東芝則創(chuàng)建了AikoChihira的運(yùn)動(dòng)控制與協(xié)調(diào)算法。
3 液態(tài)金屬控制技術(shù)
美國(guó)北卡羅來(lái)納州一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)日前研發(fā)出一種可進(jìn)行自我修復(fù)的變形液態(tài)金屬，距離打造“終結(jié)者”變形機(jī)器人的目標(biāo)更進(jìn)一步。
科學(xué)家們使用鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態(tài)，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當(dāng)這種合金被放在平坦桌面上時(shí)會(huì)保持一個(gè)幾乎完美的圓球不變。當(dāng)通過(guò)少量電流刺激后，球體表面張力會(huì)降低，金屬會(huì)在桌面上伸展。這一過(guò)程是可逆的：如果電荷從負(fù)轉(zhuǎn)正，液態(tài)金屬就會(huì)重新成為球狀。更改電壓大小還可以調(diào)整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y(jié)構(gòu)。
北卡羅來(lái)納州立大學(xué)副教授邁克爾·迪基（MichaelDickey）說(shuō)：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當(dāng)了不起的。我們可以利用這種技術(shù)控制液態(tài)金屬的活動(dòng)，從而改變天線(xiàn)形狀、連接或斷開(kāi)電路等。”
此外，這項(xiàng)研究還可以用于幫助修復(fù)人類(lèi)切斷的神經(jīng)，以避免長(zhǎng)期殘疾。研究人員宣稱(chēng)，該突破有助于建造更好的電路、自我修復(fù)式結(jié)構(gòu)，甚至有一天可用來(lái)制造《終結(jié)者》中的T-1000機(jī)器人。
4 機(jī)器人生物行走技術(shù)
美國(guó)伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校工程師展示了一類(lèi)行走“生物機(jī)器人”（bio-bots），由肌肉細(xì)胞推動(dòng)、電脈沖控制，研究人員能對(duì)其發(fā)號(hào)施令。相關(guān)論文在線(xiàn)發(fā)表于最近的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
“不管你想制造任何種類(lèi)的生物機(jī)器人，由細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的生物刺激都是一項(xiàng)基本要求?！必?fù)責(zé)這項(xiàng)研究的伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說(shuō)，“我們正在把工程原理與生物學(xué)整合在一起，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)生物機(jī)器人和用于環(huán)境、醫(yī)療方面的系統(tǒng)。生物學(xué)非常強(qiáng)大，如果我們能學(xué)習(xí)利用其優(yōu)勢(shì)，將帶來(lái)許多好東西?！?
巴什爾小組用3D打印技術(shù)造出一種柔韌的水凝膠和活細(xì)胞組成的生物機(jī)器人。以前，他們也曾用跳動(dòng)的小鼠心臟細(xì)胞造出一種能自己“行走”的生物機(jī)器人，但心臟細(xì)胞不停地收縮，讓他們無(wú)法控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。因此要用心臟細(xì)胞來(lái)設(shè)計(jì)生物機(jī)器人是很困難的，它不能隨意開(kāi)關(guān)、加快或減慢速度。
新設(shè)計(jì)的生物機(jī)器人受自然的肌腱骨骼啟發(fā)。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結(jié)構(gòu)，又能像關(guān)節(jié)一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機(jī)器人的速度由電脈沖頻率來(lái)控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機(jī)器人也就走得越快。
“骨骼肌細(xì)胞很有吸引力，你可以用外部信號(hào)來(lái)調(diào)整它的步調(diào)?！卑褪矤栒f(shuō)，“比如設(shè)計(jì)一種設(shè)備，讓它能在感覺(jué)到某種化學(xué)物質(zhì)或接到某個(gè)信號(hào)時(shí)開(kāi)始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設(shè)計(jì)工具之一，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，還有不同的方案?！?
“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設(shè)計(jì)原則，如肌肉骨骼系統(tǒng)的自組織?！闭撐牡谝蛔髡?、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說(shuō)，“本成果代表了生物機(jī)器開(kāi)發(fā)與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓(xùn)練或培養(yǎng)它們來(lái)工作。這種系統(tǒng)最終可能發(fā)展成一代生物器，用于藥物遞送、手術(shù)機(jī)器人、‘智能’移植、移動(dòng)環(huán)境分析器等?！?
下一步，研究人員將加強(qiáng)對(duì)生物器運(yùn)動(dòng)的控制，像集成神經(jīng)元那樣，用光或化學(xué)物質(zhì)控制生物器向不同方向運(yùn)動(dòng)。“我們的目標(biāo)是把這些設(shè)備用作‘自主傳感器’?！卑褪矤栒f(shuō)，“比如，讓它能感覺(jué)到某種化學(xué)物質(zhì)，朝它運(yùn)動(dòng)并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標(biāo)邁進(jìn)的一大步。
5 機(jī)器人透視技術(shù)
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，目前，美國(guó)加州大學(xué)最新研制一款具有“透視眼”能力的機(jī)器人，在兩個(gè)機(jī)器人之間釋放無(wú)線(xiàn)信號(hào)，通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的變化，將觀察發(fā)現(xiàn)墻壁內(nèi)部的物體。該技術(shù)可用于尋找困陷在建筑物中的傷員，或者監(jiān)控家中的老年人。
該系統(tǒng)是由美國(guó)加州大學(xué)科學(xué)家YasaminMostofi博士最新研制的，這兩個(gè)機(jī)器人裝配著輪子，一個(gè)釋放無(wú)線(xiàn)信號(hào)，另一個(gè)探測(cè)接收信號(hào)強(qiáng)度。
當(dāng)機(jī)器人環(huán)繞正方形混凝土建筑物時(shí)，彼此離開(kāi)視線(xiàn)范圍之內(nèi)，它們能夠計(jì)算出建筑物內(nèi)部的事物，甚至可以識(shí)別出人類(lèi)。其工作原理是當(dāng)途經(jīng)墻壁和其它物體時(shí)，測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的衰減程度。
通過(guò)測(cè)量無(wú)線(xiàn)信號(hào)的衰減情況，機(jī)器人可以繪制一張視覺(jué)地圖，呈現(xiàn)觀測(cè)大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項(xiàng)研究結(jié)果非常令人滿(mǎn)意，誤差不超過(guò)5厘米。
研究小組表示，我們的目標(biāo)僅是使用無(wú)線(xiàn)信號(hào)透視厚墻壁觀察完全未知區(qū)域。這項(xiàng)技術(shù)可由任何無(wú)線(xiàn)激活裝置實(shí)現(xiàn)，目前我們賦予機(jī)器人“透視眼”功能。
雖然一些現(xiàn)代無(wú)人操控機(jī)器人使用激光掃描器觀察前方的物體，但卻不能透視鄰近的物體或者墻壁。研究人員指出，這項(xiàng)最新技術(shù)將是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的革命性創(chuàng)新，賦予無(wú)人操控機(jī)器人一些新的功能。
他們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)潛在廣泛應(yīng)用，其中包括：地震災(zāi)難之后的搜尋和營(yíng)救工作?！巴敢曆蹤C(jī)器人”無(wú)需挖掘便能檢測(cè)探索考古遺址。
6 敏感觸控技術(shù)
不要以為機(jī)器人的敏感度很差。美國(guó)麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology, MIT)視覺(jué)科學(xué)學(xué)科聯(lián)合波士頓東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)近日成功研制了一種觸覺(jué)傳感器GelSight，比人類(lèi)的手指更加靈活敏感。
此次麻省理工學(xué)院及東北大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的“機(jī)器人手指?jìng)鞲衅鳌蓖黄屏舜饲皺C(jī)器人手部關(guān)節(jié)不靈敏等限制，甚至比人類(lèi)手指更加靈活敏感，因此受到了各界矚目。該傳感器不是以機(jī)器來(lái)辨識(shí)觸覺(jué)，而是以3D視覺(jué)實(shí)時(shí)定位物體的方位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別和傳感。
據(jù)悉這種技術(shù)比人類(lèi)的手部觸覺(jué)靈敏約100倍。GelSight內(nèi)置有紅色、黃色、白色、藍(lán)色等照明設(shè)備，GelSight可根據(jù)指示的信號(hào)迅速做出反應(yīng)，根據(jù)麻省理工學(xué)院方面公開(kāi)的演示視頻更可直觀的感受到GelSight的強(qiáng)大功能。裝置了GelSight傳感器的機(jī)器人可輕松拔出裝置在電腦上的USB，但未裝置GelSight的機(jī)器人則無(wú)法完成該動(dòng)作。
據(jù)悉，GelSight最大的特征在于，最快的辨識(shí)物體的視覺(jué)信號(hào)，并馬上將其轉(zhuǎn)化為觸覺(jué)信號(hào)。
7 機(jī)器人用可伸縮電線(xiàn)
日本綜合型化學(xué)企業(yè)旭化成將于9月1日發(fā)售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線(xiàn)。《日本經(jīng)濟(jì)新聞》8月26日?qǐng)?bào)道說(shuō)，通過(guò)在具有彈性的聚氨酯纖維(中國(guó)稱(chēng)：氨綸)中以螺旋狀嵌入可通電的導(dǎo)線(xiàn)，使得電線(xiàn)可以伸縮，且不易出現(xiàn)松弛。與容易松弛的以往電線(xiàn)相比，自由自在的變形將成為可能。旭化成力爭(zhēng)將這種電線(xiàn)應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)作的擬人機(jī)器人和穿戴型輔助機(jī)器人。
該電線(xiàn)由旭化成其旗下子公司、從事紡織業(yè)務(wù)的旭化成紡織公司開(kāi)發(fā)。在拉伸時(shí)可以伸長(zhǎng)至1.4倍，同時(shí)在反復(fù)彎曲直至斷線(xiàn)的耐久性方面也是以往產(chǎn)品的10-100倍。
以樹(shù)脂材料作為保護(hù)的一般電線(xiàn)在用于機(jī)器人時(shí)，在手腕做彎曲動(dòng)作等的情形下，容易形成松弛或纏繞。而旭化成開(kāi)發(fā)的這種伸縮性電線(xiàn)將可以依照其實(shí)施的擬人動(dòng)作合理布線(xiàn)。
首先，面向彎曲部分使用電線(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，旭化成將開(kāi)拓以往產(chǎn)品的替代性需求。該公司將以“ROBODEN”(意為機(jī)器人電線(xiàn))的產(chǎn)品名，通過(guò)米思米集團(tuán)總部的電子商務(wù)網(wǎng)站銷(xiāo)售。在價(jià)格方面，1米以?xún)?nèi)長(zhǎng)度為3萬(wàn)日元(約合人民幣1772元)左右。旭化成計(jì)劃向電子企業(yè)和精密機(jī)械企業(yè)等銷(xiāo)售，力爭(zhēng)3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)3億日元左右的銷(xiāo)售額。
8 機(jī)器人可自行組隊(duì)技術(shù)
相信對(duì)于有密集恐懼癥的人來(lái)說(shuō)，看到1000只排得密密麻麻的小機(jī)器人在桌面上一起移動(dòng)絕對(duì)不會(huì)感到好受。不過(guò)這仍無(wú)法阻礙哈佛大學(xué)的工程師們打造這樣的系統(tǒng)。據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)使用了1000只組裝簡(jiǎn)易的小型機(jī)器人，每個(gè)造價(jià)20美元。 據(jù)介紹，每組裝一個(gè)這樣的機(jī)器人需要5分鐘的時(shí)間，也就是，他們花費(fèi)了83多個(gè)小時(shí)完成了這項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
之后，他們?yōu)檫@些小小的機(jī)器人提供了多套算法，這樣它們就能移動(dòng)形成多種形狀。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)電子工程師Michael Rubestein介紹道：“我們打造了一群機(jī)器人版的 蜂群 ，它專(zhuān)門(mén)以大部隊(duì)的形式工作。不過(guò)（這套系統(tǒng)）也存有一個(gè)缺陷，那就是機(jī)器人的功能性并不強(qiáng)大，并且還有諸如噪音距離傳感及移動(dòng)困難等多個(gè)可變因素?！盧ubenstein表示，他們希望打造一套可以完成復(fù)雜全局任務(wù)的機(jī)器人“蜂群”。
目前，這套系統(tǒng)面臨的最大問(wèn)題并不是組裝所需花費(fèi)的時(shí)間，而是如何開(kāi)發(fā)出一套可以精準(zhǔn)控制這群小機(jī)器人的算法。
就目前來(lái)看，現(xiàn)在這套系統(tǒng)更多的像是機(jī)器人對(duì)自己的編程控制，而不是執(zhí)行一個(gè)可讓人類(lèi)受益的任務(wù)。另外，Rubenstein表示，他們未來(lái)將可能用更小的機(jī)器人打造一個(gè)更大的“蜂群”，進(jìn)而了解控制體積更小機(jī)器人的方法。
9 機(jī)器人意念控制技術(shù)
日本國(guó)際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所（ATR）4日對(duì)外展示了一款可用意念驅(qū)使的穿戴式機(jī)器人。該機(jī)構(gòu)希望這款機(jī)器人未來(lái)與家電、輪椅等組合起來(lái)，在老年人或殘疾人的日常生活中起到輔助作用。
這種機(jī)器人運(yùn)用了連接大腦與機(jī)器的“腦機(jī)接口（BMI）”技術(shù)，由ATR、日本NTT公司、島津制作所等共同研發(fā)。
當(dāng)天一名使用者展示了坐在電動(dòng)輪椅里喝水的情景。他頭戴讀取腦波的設(shè)備，不出聲默想約6秒后，電動(dòng)輪椅便自動(dòng)移動(dòng)到水龍頭面前。之后，穿在使用者上半身的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)他的手臂，最終用杯子接水并送到他的嘴邊。
據(jù)研究小組介紹，“想喝水”的腦波不夠明確，設(shè)備較難解析，因此他們讓使用者默念“想活動(dòng)手”，使之成為一連串動(dòng)作的開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)安裝了約3000個(gè)傳感器，因此成功把握了水龍頭和使用者的位置。
ATR一名負(fù)責(zé)人表示，希望該產(chǎn)品可以幫助有腦梗塞后遺癥的患者等人群更好地生活。
10 機(jī)器人電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)
從小孩到科學(xué)家，很多人都對(duì)磁鐵的特性有所了解，但一項(xiàng)名為抗磁性微操作（Diamagnetic Micro Manipulation——DM3）的技術(shù)還是會(huì)令人大吃一驚。
DM3技術(shù)由一家非盈利研究機(jī)構(gòu)SRI International開(kāi)發(fā)，目前已申請(qǐng)專(zhuān)利。它可以通過(guò)印刷電路板用電磁脈沖控制低成本的小型磁鐵。在演示中，利用DM3技術(shù)可以令磁性驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人（magneticallyactuatedmicro-robots）以每秒3厘米的速度向任何方向移動(dòng)，甚至沿曲形電路板運(yùn)動(dòng)。只要在電路上有電磁脈沖，機(jī)器人就會(huì)任你擺布。這種技術(shù)不是只能操作一個(gè)機(jī)器人，而是數(shù)十個(gè)。這些機(jī)器人可以協(xié)同工作，也可以單獨(dú)完成任務(wù)，所有指令均由電路板上的電子脈沖發(fā)出。
同時(shí)操作數(shù)十個(gè)磁性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人是很酷，但在SRI加入效應(yīng)器（effectors）后，會(huì)變得更有趣。效應(yīng)器是機(jī)器人可以拾起、抓握和操作的材料，如一小段電線(xiàn)或其他附屬物。在展示中，機(jī)器人被設(shè)定為可以抓取、移動(dòng)和粘合碳纖維棒。最終它們建成了一個(gè)29厘米長(zhǎng)的框架，可承重2公斤。
SRI描述了這種技術(shù)的應(yīng)用前景，包括混合光電電路制造、生物組織制造、快速成型等。SRI表示，他們希望可以將數(shù)以千計(jì)的微型機(jī)器人進(jìn)行集成，以制作優(yōu)質(zhì)的宏觀產(chǎn)品，同時(shí)實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)別的結(jié)構(gòu)控制。這些機(jī)器人有望可以運(yùn)行一個(gè)微型工廠。
由于這種機(jī)器人可以在電路板上隨意行動(dòng)，你也可以用它來(lái)清除電腦主板上的灰塵。
