《大開眼界》2018機(jī)器人十大！

本文由《科學(xué)》的設(shè)備之家編譯。在最新一期的《科學(xué)》雜志上，發(fā)表了一篇專門介紹最新機(jī)器人技術(shù)的文章。文章選擇了2018年10項令人興奮的機(jī)器人技術(shù)，涵蓋了從可能改變機(jī)器人技術(shù)未來的原創(chuàng)研究到支持基礎(chǔ)科學(xué)和促進(jìn)工業(yè)和醫(yī)療創(chuàng)新的商業(yè)產(chǎn)品。

在這篇文章中，讓我們感受一下科技人的尖端技術(shù):

第一名:波士頓動力跑酷機(jī)器人圖冊

阿特拉斯的表現(xiàn)非常令人驚訝。身高1.5米，體重75公斤。它只用一條腿跳過木踏板，慢跑和跳過木箱之間沒有中斷。即使在具有挑戰(zhàn)性的地形上行走，如被打擾、站立、舉升、操縱物體等，Atlas仍然可以保持平衡，像體操運動員一樣進(jìn)行后轉(zhuǎn)，非常敏捷。

看阿特拉斯跑步視頻:

視頻:波士頓動力跑酷機(jī)器人圖集

馬克·雷伯特(Marc Raibert)的波士頓動力團(tuán)隊仍然是機(jī)器人平衡和推進(jìn)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。賴伯特觀察到，“機(jī)械系統(tǒng)有自己的想法，并受物理結(jié)構(gòu)和物理定律的支配。”阿特拉斯用它的視覺系統(tǒng)來調(diào)整自己，測量到跑酷障礙的距離。雖然Raibert承認(rèn)并不是所有的實驗都能成功掌握，但他希望這些演示能給未來機(jī)器人能做什么的問題一些啟發(fā)。

不。2:直觀的外科達(dá)芬奇SP平臺

機(jī)器人手術(shù)是近年來最重要的手術(shù)創(chuàng)新之一。通過使用機(jī)器人方法進(jìn)行根治性前列腺切除術(shù)等手術(shù)，其準(zhǔn)確性優(yōu)于手工操作。如今，越來越多的機(jī)器人平臺正在涌現(xiàn)，能否真正獲得臨床認(rèn)可，取決于能否進(jìn)一步解決性價比和更廣泛的臨床可及性等問題。

達(dá)芬奇是手術(shù)機(jī)器人的“鼻祖”，也是目前全球手術(shù)機(jī)器人市場的領(lǐng)導(dǎo)者。它是美國直觀外科公司開發(fā)的一種先進(jìn)的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于成人和兒童的腹部外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科和心臟外科。其設(shè)計思路是利用微創(chuàng)的方法進(jìn)行復(fù)雜的外科手術(shù)。

直覺外科一直在推動外科機(jī)器人的邊界。新推出的達(dá)芬奇單孔系統(tǒng)，通過2.5厘米的套管和小切口，允許外科醫(yī)生控制三個完全萎縮的肘關(guān)節(jié)器械，結(jié)合關(guān)節(jié)鏡治療深部病變。讓我們看看下面的視頻:

視頻:直觀外科的達(dá)芬奇SP平臺

第三:在成長中導(dǎo)航的軟機(jī)器人

通過尖端增長的導(dǎo)航為機(jī)器人開辟了一個新的方向。試想一下，如果藤蔓、神經(jīng)元或者真菌菌絲的生長模式可以被我們利用，可以放大，可以加速，可以高度機(jī)動。

研究人員拿了一根柔軟材料的管子，管子內(nèi)部折疊，但是當(dāng)被擠壓時，隨著管子前面的材料被向外推動，管子向外生長。這種優(yōu)秀的設(shè)計理念解決了機(jī)器人技術(shù)中的幾個主要挑戰(zhàn)，并通過提取一般生物學(xué)原理說明了生物學(xué)啟發(fā)式設(shè)計的使用。

軟機(jī)器人設(shè)計允許在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中避開障礙物，預(yù)計將在管道和導(dǎo)管、醫(yī)療設(shè)備以及勘探和搜索救援機(jī)器人中導(dǎo)航。

第四名:軟機(jī)器人用3D打印液晶彈性體

機(jī)器人技術(shù)的一個主要挑戰(zhàn)是探索新材料和制造方案，以開發(fā)節(jié)能、多功能和兼容的致動器。2018年，我們看到了這個新的研究領(lǐng)域在不同學(xué)科的快速發(fā)展。

以前曾使用過各種形狀變形的液晶彈性體致動器，但本項目展示了如何使用高工作溫度和空之間的編程向列序列，直接用墨水書寫3D打印來制造彈性體。

與迄今為止報道的其他液晶彈性體相比，這些致動器顯示出提升重量的能力。

該技術(shù)有望為軟機(jī)器人提供大面積設(shè)計和動態(tài)功能架構(gòu)。

第五:肌肉模擬，自我修復(fù)，液壓放大器

阿砣-哈塞爾提供透明和自感柔性致動器，可控制高達(dá)10%的線性收縮率和每秒900%的應(yīng)變率，驅(qū)動頻率為50赫茲。執(zhí)行器利用靜電和液壓原理，在施加電壓時提供線性收縮，無需預(yù)拉伸材料或任何剛性框架。HASEL(液壓放大自愈靜電)執(zhí)行器功能強(qiáng)大，用途廣泛，但生產(chǎn)成本低。

據(jù)作者稱，他們只使用廉價的熱封方法和廉價的商業(yè)材料來生產(chǎn)這項有前途的技術(shù)。值得注意的是，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以提升其重量200倍以上。

第六:由脫氧核糖核酸自組裝的納米機(jī)器人

DNA折疊可以在納米尺度上形成不同的形狀。通過控制自組裝DNA的折疊結(jié)構(gòu)，結(jié)合單鏈DNA形成的閂鎖系統(tǒng)，現(xiàn)在可以在外部施加的可調(diào)電場下進(jìn)行精確的納米級運動。

這些納米級機(jī)器人系統(tǒng)可以并行用于數(shù)十納米或更多的分子或納米粒子的電驅(qū)動傳輸。機(jī)器人可以自下而上進(jìn)行可編程合成和材料組裝。其局域化狀態(tài)也可以作為分子機(jī)械記憶。

第七名:DelFly柔性生物仿生機(jī)器人擋板

許多生物啟發(fā)的機(jī)器人有雙重目的，即開發(fā)具有實際應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)，以及揭示大自然用來建立和編程生物的原理。

DelFly向我展示了一款優(yōu)秀的、無尾的、無繩的、自動的、可編程的小型(28 g)撲翼飛機(jī)的設(shè)計。該機(jī)靈活性極佳，可360度滾轉(zhuǎn)和俯仰，角加速度高達(dá)5000 s-2。

雖然它的大小是果蠅的50多倍，但它并不模仿任何特定自然飛行物體的翅膀形狀或運動學(xué)。但是機(jī)器人可以作為一種新的物理模型來測試飛行生物如何控制它們的飛行。

令人驚訝的是，即使所有轉(zhuǎn)軸沒有被明確控制，DelFly Nimble也能準(zhǔn)確再現(xiàn)果蠅的快速逃逸運動。

我們認(rèn)為這是“科學(xué)機(jī)器人和科學(xué)機(jī)器人科學(xué)”的一個例子，并期望它能促進(jìn)飛行機(jī)器人的發(fā)展。

第八名:柔軟可穿戴機(jī)器人

日常生活中穿外骨骼的時候，大多數(shù)人都不想成為鋼鐵俠那樣的人。

輕盈而富有彈性的外套提供了一種新的方法，將面料設(shè)計、傳感、機(jī)器人控制和駕駛?cè)跒橐惑w，提高穿著者的力量、平衡和耐力。潛在的應(yīng)用包括幫助老年人增強(qiáng)肌肉力量，支持他們的活動和獨立，以及恢復(fù)患有中風(fēng)、多發(fā)性硬化癥或帕金森氏病引起的運動障礙的兒童和成人。

人在回路優(yōu)化進(jìn)一步允許機(jī)器人和人的無縫集成，并提供個性化的控制策略和適應(yīng)性。

第九名:通用機(jī)器人(UR)e) E系列Cobots

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從研究實驗室到裝配線和物流，再到手術(shù)指導(dǎo)，UR機(jī)器人手臂變得無處不在，盡管它們的外觀并不顯眼。該公司正在圍繞其核心產(chǎn)品開發(fā)一個生態(tài)系統(tǒng)。他們在2018年推出的新E系列合作機(jī)器人呼應(yīng)了合作自動化的總體趨勢。

憑借增強(qiáng)的安全功能和力/扭矩傳感，我們預(yù)計機(jī)器人可以與人類操作員無縫學(xué)習(xí)和協(xié)作，并在各種環(huán)境中看到更智能的人機(jī)交互。

第十名:索尼的艾博

近20年前首次推出的索尼玩具狗艾博的回歸受到了許多人的歡迎。

這不僅是因為它的新出現(xiàn)，增強(qiáng)了發(fā)音理解能力，提高了向主人學(xué)習(xí)的能力。更重要的是，索尼越來越意識到機(jī)器人在兒童學(xué)習(xí)、作為老年人的伙伴以及幫助神經(jīng)退行性疾病患者方面的潛力。

了解機(jī)器人周圍的人的感知、交互和期望，開發(fā)具有情境意識的機(jī)器人，從而產(chǎn)生獨特的行為和個性(獨立于預(yù)先編寫的程序、個性化和適應(yīng)性)，是社交機(jī)器人最關(guān)注的話題。

這篇文章是為樂器之家編寫的