近日(rì),Science杂志评选了10项(xiàng)激(jī)动人心(xīn)的机器人开(kāi)发和技(jì)术,覆盖从可能改变机器人技术未来(lái)的(de)原(yuán)创研究,到支持基础科(kē)学和推动工(gōng)业和医疗创新的商业产(chǎn)品。
Top1:波(bō)士(shì)顿(dùn)动力的跑(pǎo)酷机器人(rén)Atlas
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1.5米(mǐ),75公斤(jīn)Atlas的表现让我(wǒ)们感到惊(jīng)讶,只用(yòng)一条腿跳过木踏板,同时慢(màn)跑和跳(tiào)过木箱而(ér)没有中断。
这(zhè)些(xiē)特性被(bèi)用于在具有挑战性的地形上行走,在受(shòu)到干扰,站(zhàn)立,抬起和操纵物体(tǐ)时(shí)保持平衡,以及像体操运动员一样执行后翻。
MarcRaibert的波士顿动力团(tuán)队(duì)仍然是机(jī)器人平衡和推进的领头人。
Raibert观察到“机械系(xì)统具有自己的思想,受物理(lǐ)结构和(hé)物理定律支配(pèi)。”Atlas使用其视觉系统来(lái)调整自身并测量(liàng)到(dào)跑酷障碍的距离。
尽管Raibert承认并非所有的试(shì)验都能成功掌握,但他希(xī)望这些demo能够在“将(jiāng)来机器人能做些什么”的问题(tí)上,给到一些启发。
Top2:IntuitiveSurgical的达芬奇(qí)SP平台(tái)
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机(jī)器人手术是近年来最重要的手(shǒu)术创新之一。
通过使用机器人方法执行(háng)诸如根治性前列腺(xiàn)切除术(shù)的程序,这意味着许多益处。
越来越多的机(jī)器人平台(tái)正在兴起,临(lín)床吸收的增(zēng)加(jiā)取(qǔ)决于是(shì)否(fǒu)会进一(yī)步(bù)解决(jué),诸(zhū)如成本效(xiào)益和更广泛的临床(chuáng)可(kě)及性(xìng)障(zhàng)碍等问题。
达芬奇(qí)是早(zǎo)期的先锋和(hé)全球市场(chǎng)领导者,IntuitiveSurgical继(jì)续推动手术机器人的界限。
通过一(yī)个2.5厘米(mǐ)的插管和(hé)小切口,新推出的达(dá)芬奇单端(duān)口系(xì)统,允许外科(kē)医生控制(zhì)三个完全萎(wěi)缩的肘关节器械(xiè),并(bìng)结(jié)合用于深部病变的关节内(nèi)窥镜。
Top3:通(tōng)过增长导航的软机器人
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通过尖端增长(zhǎng)进行(háng)导航,为机器人(rén)开辟了新的方向。
想象一下,如果(guǒ)葡萄藤(téng)、神经元或真(zhēn)菌菌(jun1)丝的生长方式,可以被我(wǒ)们利用,将其扩大、加速(sù),并(bìng)且(qiě)获得极高(gāo)的可操纵(zòng)性。
研究人员采取了一管(guǎn)柔(róu)软的材料,这种材料在自身内部(bù)折叠,但是当加压时,随着管(guǎn)前部的材料被向外推动而(ér)向外生长。
这(zhè)个出色(sè)的设计理念解(jiě)决了机器人技术中的几个重大挑战(zhàn),并通过提取一般生物学原理,来举例说明(míng)生物(wù)启发设计的使用。
软(ruǎn)机器(qì)人设计允(yǔn)许在复杂的非结(jié)构(gòu)化(huà)环境中(zhōng)避开障碍,这有望(wàng)在管道和导(dǎo)管,医(yī)疗设备以及探索和搜救机器人中进行导(dǎo)航。
Top4:用于(yú)软机器人的3D打(dǎ)印液(yè)晶(jīng)弹性体
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机器人技术的一大挑战,是探索新材料和制造方案,用以(yǐ)开(kāi)发(fā)节能、多(duō)功能和兼容的执(zhí)行器。2018年,在不同学科看到了这个新兴研(yán)究领域(yù)的(de)急速发(fā)展。
之(zhī)前(qián)已经使用过多种形(xíng)状变形的液晶弹性体致动器,但该项(xiàng)目展示了如何使用具有空间编程向列顺序的高操(cāo)作温(wēn)度,直接墨水书(shū)写3D打印(yìn)来制造弹(dàn)性体。
与迄今为止报道的其他液晶(jīng)弹性体(tǐ)相比,这些执行器显示出提升重量(liàng)的能力。
该技术承诺为软机器人提供大面积设计和动态功能架构。
Top5:肌(jī)肉模拟,自我(wǒ)修复和(hé)液压放大致(zhì)动(dòng)器(qì)
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Peano-HASEL提供(gòng)透明且自感应的(de)柔性执行器(qì),可控线性收缩率高达10%,应变率为(wéi)每秒900%,以50Hz驱动。
致动器使用静(jìng)电和液压原理,在施加电(diàn)压时提(tí)供线性收缩,而(ér)无需预拉伸材料或任何刚性框架。
HASEL(液压放大自愈式静电)执行器功能强大,用途广泛,但生(shēng)产成本(běn)低(dī)廉。
据作者称,他们只使用便宜的热封(fēng)方法和廉价(jià)的商用(yòng)材料来生产这种有(yǒu)前途(tú)的技术。
值得注意的是,该执行(háng)器能够提升其重量的200倍(bèi)以上。
Top6:来自DNA的自(zì)组装纳米级机器人
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DNA折叠可以在纳米尺度上形成不同的形状(zhuàng)。
通过(guò)控制自组装DNA折叠(dié)结构,与(yǔ)由单链DNA形成的闩(shuān)锁系统相(xiàng)结合,现在(zài)可以在外部施加的可调(diào)电场下进行精确的纳米级运动。
这些纳米级机器人系统可以并行使用,用(yòng)于分子或纳米颗粒的电驱动(dòng)传输,数(shù)十纳米或更多。
机器人可以(yǐ)自下而上地进行(háng)可编程合成和材料组装。其定位状态也可用作分子机(jī)械记忆。
Top7:DelFly灵(líng)活(huó)的bioinspired机(jī)器人挡板
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许(xǔ)多生(shēng)物启发机器人具有双重目的,即开发具有实际应用的先进技术,又可(kě)以揭示自然界用于(yú)建立和(hé)编程(chéng)生物(wù)的原则。
DelFly让我看到了一款卓越、无尾、无绳、自动(dòng)、可编程、小型(28g)扑翼飞行器的设计。
该飞行器具有(yǒu)出(chū)色(sè)的灵活性,能够进行360°侧(cè)倾和俯仰翻转,角加速(sù)度高(gāo)达5000°s-2。
虽然它是(shì)果蝇(yíng)大小的50倍以上,并且不模(mó)仿(fǎng)任何(hé)特定天(tiān)然飞行(háng)物(wù)的机翼形(xíng)态或运(yùn)动学。
但(dàn)机器人(rén)可以作为一种新的物理模型,来测试飞行生物如何进行飞行控制。
令人惊讶的是(shì),即使没有明确控制所有旋转(zhuǎn)轴,DelFlyNimble也可以精确地再现果蝇(yíng)的快(kuài)速(sù)逃逸动作(zuò)。
我们认(rèn)为它是“科学机器人和科学机器人(rén)科学”的范(fàn)例,并(bìng)期望(wàng)它将推(tuī)动飞行机器(qì)人(rén)的发展。
Top8:柔软的可穿戴式机器人
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在日常(cháng)生(shēng)活(huó)中(zhōng)佩戴外骨骼时,大多数人(rén)都(dōu)不想像(xiàng)钢铁侠那(nà)样。
一种轻盈,有弹性的外套,提供了整合面料(liào)设计、感应、机器人控(kòng)制(zhì)和驱动的新方法,以增加穿(chuān)着者的力量,平(píng)衡(héng)和耐力(lì)。
潜(qián)在的应用包括帮助老(lǎo)年人增(zēng)强肌(jī)肉力(lì)量,支持(chí)他们(men)的活动(dòng)性和独立性,以及恢(huī)复因中风,多发性硬化症或帕金森病引(yǐn)起的运动障碍的儿童和成(chéng)人。
Human-in-the-loop优化进(jìn)一步允许(xǔ)机(jī)器(qì)人与(yǔ)人的无缝(féng)集成,提供(gòng)个性化控制策(cè)略和适应。
Top9:UniversalRobots(UR)e系(xì)列Cobots
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从研(yán)究实验室到装(zhuāng)配线和物流到外科手(shǒu)术指导(dǎo),UR机器人手臂尽管外表(biǎo)不起眼,但它们正变得无处(chù)不在(zài)。
该公司正(zhèng)在围绕其核心产(chǎn)品开发一个(gè)生态系统。他们(men)在2018年(nián)推出的新型e系列协作机器人,呼(hū)应了协(xié)同(tóng)自动化的大(dà)趋势。
凭(píng)借增强的安(ān)全功(gōng)能和力/扭(niǔ)矩感应,我们期望(wàng)在机器人可以(yǐ)在与(yǔ)人(rén)类操作员无缝学习和协(xié)作,在(zài)各种(zhǒng)环(huán)境中看(kàn)到更智(zhì)能的(de)人机交互(hù)。
Top10:索尼(ní)的(de)Aibo
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近20年前首次推(tuī)出的索尼玩具(jù)犬aibo的回归,受到了许多人的欢迎。这不仅仅是因为它的新外观,增强的语音理解以及从(cóng)其(qí)所(suǒ)有者那里(lǐ)学(xué)习(xí)的(de)能力提高。
更重要的是(shì),索(suǒ)尼越来越多地(dì)意识(shí)到机器人在儿童学习、作为老年人的(de)伴侣、辅助患有神经退行性疾病的人方面的潜力。
了解机(jī)器人周围(wéi)人的感知、交互和(hé)期望,并开发具有情(qíng)境感知的机器人,从而产生独特(tè)的行为和个性(不依赖于(yú)预(yù)先编写的程序以及(jí)个性化和适(shì)应(yīng)性(xìng)),是社交机(jī)器人最受关注的话题。