作者： 莔莔

編輯：Yuki

 

從《超能陸戰隊》到《戰斗天使：阿麗塔》，機器人技術始終是科幻作品所關注的主要領域之一。而隨著科學技術的發展，工業機器人、類人機器人、柔性機器人、納米機器人等等，早已不再僅僅是科幻小說里的構想。不知不覺間它們已經來到了我們身邊，也許很快就會改變我們的生活。《科學：機器人》雜志前段時間評選出了2018年度十大機器人技術，讓我們一起來圍觀下都有哪些機器人強勢出鏡吧！

 

（《科學：機器人》雜志。圖片來源：sciencemag.org）

 

01

波士頓動力公司的Atlas

 

 

Atlas的身高是1.5米，體重則有75公斤，按人類的標準來講可謂是一個“小胖子”。但是這個機器小胖子卻十分靈活，能夠在崎嶇的地形上行走，在受到干擾時保持平衡，還能像體操運動員一樣后空翻。在最新的視頻里，它甚至能像人類一樣“跑酷”，行云流水般地跳過圓木、跳上層層堆疊的木箱。 Atlas使用視覺系統測量到跑酷障礙的距離并調整自身，是機器人行動能力上的一個新突破 。

 

（“活蹦亂跳”的Atlas。）

 

02

達芬奇SP平臺

 

 

機器人手術是近些年來最重要的手術創新之一，如今越來越多的手術也開始使用機器人來完成。而臨床上的進一步應用，則取決于能否繼續降低成本并擴展其應用范圍。Intuitive Surgical研發的達芬奇平臺一直是該領域的先鋒。 外科醫生可以從一根僅2.5厘米粗細的插管內，控制三個靈活可動的手術工具，同時使用鉸鏈式內窺鏡觀察深部病變 。

 

（達芬奇SP平臺。）

 

 

03

可以生長的柔性機器人

 

 

想象一下，如果某種機器人能夠模仿葡萄藤、神經元或真菌菌絲的生長過程，并將其放大、加速、進行控制，該會是怎樣一種形態？研究人員設計了一種折疊式的管狀柔性材料，加壓時前部的材料會被向外推動，從而使得整個機器人向外生長。這種仿生的柔性機器人設計能夠在復雜環境中避開障礙、在管道中進行導航，因而 有望用于醫療設備以及探索和搜救機器人的研發 。

 

（可以生長的柔性機器人。）

 

04

用來打印柔性機器人的新型材料

 

 

液晶彈性體相當于一種具有液晶性質的橡膠，它可以隨著溫度的變化而產生形變，作為機器人的執行器使用。在高溫下用液晶彈性體墨水進行3D打印，能夠方便地設計并制造出具有特定結構功能的液晶彈性體， 有助于大尺寸柔性機器人及其動態功能結構的設計 。

 

（液晶彈性體。圖片來源：參考文獻[1]）

 

 

05

仿肌肉執行器

 

 

Peano-HASEL是一種透明且具有傳感反饋的柔性執行器，它模擬了肌肉的工作方式，結合了靜電和液壓原理，在施加電壓的時候能夠產生線性收縮。這種執行器功能強大，用途廣泛，同時又成本低廉，通過塑封技術及廉價的商用材料即可生產。 它“臂力驚人”，甚至可以舉起自身200倍以上的重量 。

 

（可以模仿肌肉的執行器。）

 

06

用DNA來組裝納米機器人

 

 

DNA不僅可以作為遺傳物質，還能用作納米機器人的驅動部件，在納米尺度上折疊成不同的形狀。一個按照設計組裝好的DNA“零件”，可以在外部電場作用下進行精確的納米級運動。 這些納米級機器人系統可以“搬運”分子或納米顆粒，也可以在納米尺度去合成和組裝新型材料 。

 

（DNA來組裝納米機器人。圖片來源：參考文獻[1]）

 

 

07

仿生振翼機器人： DeIFIy Nimble

 

 

仿生機器人技術既是人類對自然的模仿，同時也有助于人類對其機理的深入理解。DelFly Nimble是一款可編程的小型撲翼飛行器，具有出色的靈活性，能夠進行360°側傾和俯仰翻轉。它的大小約是果蠅的50倍，可以精確地再現果蠅的快速逃逸動作。

 

（仿生振翼機器人：DelFly Nimble。圖片來源：參考文獻[1]）

 

08

柔性外骨骼： 可穿戴式機器人

 

 

鋼鐵俠的戰衣雖然很氣派，但若當作平常人日常生活中佩戴的外骨骼，就顯得有些笨重了。而下面這種輕盈而有彈性的動力外套，提供了整合面料設計、傳感、控制和驅動的新方法，能夠增加穿著者的力量、平衡性及耐力。潛在的應用包括 幫助老年人增強肌肉力量，支持他們的活動性和獨立性，以及治療帕金森病引起的運動障礙等等 。

 

（可穿戴式機器人。圖片來源：參考文獻[1]）

 

09

UR機器人手臂Cobots

 

 

工業機器人是最早開始商用的機器人技術之一。從實驗室、工廠、物流到外科手術，Universal Robots（UR）機器人手臂開始變得無處不在。新型e系列協作機器人呼應了協同自動化的大趨勢，可以通過動手演示而非編程進行學習。 借助更完善的安全性設計，機器人可以在更豐富的環境下與人互動，和人類操作員共同學習、協作 。

 

（UR機器人手臂Cobots。）

 

 

10

索尼的aibo

 

 

在著名的玩具狗aibo誕生20年之際，索尼終于推出了它的最新款。它帶來了新的外觀、更強的語音理解以及學習能力，可以為兒童及老年人提供情感陪伴。 它的核心功能是去理解用戶感受、與用戶互動，以及“推測”用戶的意圖 。在此基礎上，aibo能夠“隨機應變”，根據環境變化進行學習，而不是僅僅遵照編寫好的程序執行動作。

 

（aibo能夠“隨機應變。圖片來源：參考文獻[11]）

 

自科幻作家艾薩克·阿西莫夫提出用機器人學（Robotics）一詞來描述這一研究領域以來，機器人技術已經發展了接近60年。雖然這些機器距離真正的自律型機器人還很遙遠，但它們已經開始成為這個現代社會不可或缺的一部分。也許很快，人類就要邁入一個身邊遍布機器人的新紀元了呢。

 

作者名片

 

排版： 凝音

題圖來源：Unsplash

參考文獻：

[1]  Yang G Z, Full R J, Jacobstein N, et al. Ten robotics technologies of the year[J]. Sci. Robot., 2019, 4(16): eaaw1826.

[2] https://www.bostondynamics.com/

[3] https://www.intuitive.com/

[4] Hawkes E W, Blumenschein L H, Greer J D, et al. A soft robot that navigates its environment through growth[J]. Science Robotics, 2017, 2(8): eaan3028.

[5] Kotikian A, Truby R L, Boley J W, et al. 3D printing of liquid crystal elastomeric actuators with spatially programed nematic order[J]. Advanced Materials, 2018, 30(10): 1706164.

[6] Kellaris N, Venkata V G, Smith G M, et al. Peano-HASEL actuators: Muscle-mimetic, electrohydraulic transducers that linearly contract on activation[J]. Science Robotics, 2018, 3(14): eaar3276.

[7] Kopperger E, List J, Madhira S, et al. A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields[J]. Science, 2018, 359(6373): 296-301.

[8] Karásek M, Muijres F T, De Wagter C, et al. A tailless aerial robotic flapper reveals that flies use torque coupling in rapid banked turns[J]. Science, 2018, 361(6407): 1089-1094.

[9] Ding Y, Kim M, Kuindersma S, et al. Human-in-the-loop optimization of hip assistance with a soft exosuit during walking[J]. Sci. Robot., 2018, 3(15): eaar5438.

[10] https://www.universal-robots.com/

[11] https://us.aibo.com/

  

快看這些機器人，簡直要成精了！

圖文簡介

隨著科學技術的發展，工業機器人、類人機器人、柔性機器人、納米機器人等等，早已不再僅僅是科幻小說里的構想。不知不覺間它們已經來到了我們身邊，也許很快就會改變我們的生活。