目前，各個國家對機器人技術(shù)都是異常重視，人們生活對智能化要求的提高也促進了機器人的發(fā)展，在這樣的背景下，機器人技術(shù)的發(fā)展可以說是一日千里，本文整理了機器人未來發(fā)展所依賴的八大技術(shù)：
人機交互技術(shù)
東芝在本周舉辦的Cutting-EdgeIT&Electronics Comprehensive Exhibition展會上發(fā)布了一款全新人形交互機器人，而其最大特色就是可以通過手語與人交流。
據(jù)悉，多虧了關(guān)節(jié)中內(nèi)置的43個電動機，這個名叫AikoChihira的女性角色機器人的肢體運動相當自然流暢，這也讓手語表達成為了可能。不過，機器人動作模擬技術(shù)目前還存在諸多限制，東芝計劃在2020年以前推出更為全面智能的手語交互機器人，而實現(xiàn)這個目標就必須將語言表達、語音識別、動作控制等多個系統(tǒng)完美結(jié)合在一起。值得一提的是，AikoChihira計劃的最終目標是為老人以及老年癡呆癥患者提供服務，在陪伴他們的同時還能幫助醫(yī)護人員或者其親人進行實時監(jiān)護。
除了東芝以外，很多科研機構(gòu)也參與了AikoChihira計劃。東芝已經(jīng)和大阪大學展開了深入合作，而后者則一直致力于人形機器人的設計和開發(fā)工作，所以AikoChihira才會看起來如此真實。另外，芝浦科技學院和湘南工科大學在運動傳感器技術(shù)和機器人驅(qū)動技術(shù)方面也給予該項目很大幫助，而東芝則創(chuàng)建了AikoChihira的運動控制與協(xié)調(diào)算法。
軟體機器人控制技術(shù)
機器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過事實并不總是這個樣子的。最近，來自美國普渡大學的研究人員就發(fā)明了一種由輕質(zhì)惰性泡沫材料制成的軟體機器人，為了讓它像機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硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。
該項目的負責人稱，這種能夠變形收縮的機械纖維將被廣泛用于機器人領(lǐng)域，而他們也有計劃以此為基礎研制新型飛行機器人。另外，由于成本低重量輕，機械纖維機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，整個發(fā)射成本都會顯著增加，而美國航空航天局也已經(jīng)開始著手研究這類軟體機器人。不僅如此，對于醫(yī)療領(lǐng)域來說機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上又減輕了患者的負擔。
液態(tài)金屬控制技術(shù)
據(jù)英國《每日郵報》9月23日報道，美國北卡羅來納州一個科研團隊日前研發(fā)出一種可進行自我修復的變形液態(tài)金屬，距離打造“終結(jié)者”變形機器人的目標更進一步。
科學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，當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激后，球體表面張力會降低，金屬會在桌面上伸展。這一過程是可逆的：如果電荷從負轉(zhuǎn)正，液態(tài)金屬就會重新成為球狀。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)。
北卡羅來納州立大學副教授邁克爾·迪基(MichaelDickey)說：“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，從而改變天線形狀、連接或斷開電路等。”
此外，這項研究還可以用于幫助修復人類切斷的神經(jīng)，以避免長期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助于建造更好的電路、自我修復式結(jié)構(gòu)，甚至有一天可用來制造《終結(jié)者》中的T-1000機器人。
機器人生物行走技術(shù)
新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”(bio-bots)，由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發(fā)號施令。相關(guān)論文在線發(fā)表于最近的美國《國家科學院學報》上。
“不管你想制造任何種類的生物機器人，由細胞驅(qū)動的生物刺激都是一項基本要求?！必撠熯@項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說，“我們正在把工程原理與生物學整合在一起，設計開發(fā)生物機器人和用于環(huán)境、醫(yī)療方面的系統(tǒng)。生物學非常強大，如果我們能學習利用其優(yōu)勢，將帶來許多好東西?！?/FONT>
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胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關(guān)、加快或減慢速度。
新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發(fā)。據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，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。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。
“骨骼肌細胞很有吸引力，你可以用外部信號來調(diào)整它的步調(diào)?！卑褪矤栒f，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質(zhì)或接到某個信號時開始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一，工程師在設計時，還有不同的方案?！?/P>
“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設計原則，如肌肉骨骼系統(tǒng)的自組織。”論文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說，“本成果代表了生物機器開發(fā)與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養(yǎng)它們來工作。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)機器人、‘智能’移植、移動環(huán)境分析器等?！?/P>
下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經(jīng)元那樣，用光或化學物質(zhì)控制生物器向不同方向運動?！拔覀兊哪繕耸前堰@些設備用作‘自主傳感器’。”巴什爾說，“比如，讓它能感覺到某種化學物質(zhì)，朝它運動并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。
機器人透視技術(shù)
據(jù)國外媒體報道，目前，美國加州大學最新研制一款具有“透視眼”能力的機器人，在兩個機器人之間釋放無線信號，通過測量信號強度的變化，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)是由美國加州大學科學家YasaminMostofi博士最新研制的，這兩個機器人裝配著輪子，一個釋放無線信號，另一個探測接收信號強度。
當機器人環(huán)繞正方形混凝土建筑物時，彼此離開視線范圍之內(nèi)，它們能夠計算出建筑物內(nèi)部的事物，甚至可以識別出人類。其工作原理是當途經(jīng)墻壁和其它物體時，測量信號強度的衰減程度。
通過測量無線信號的衰減情況，機器人可以繪制一張視覺地圖，呈現(xiàn)觀測大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項研究結(jié)果非常令人滿意，誤差不超過5厘米。
研究小組表示，我們的目標僅是使用無線信號透視厚墻壁觀察完全未知區(qū)域。這項技術(shù)可由任何無線激活裝置實現(xiàn)，目前我們賦予機器人“透視眼”功能。
雖然一些現(xiàn)代無人操控機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，這項最新技術(shù)將是機器人運動設計的革命性創(chuàng)新，賦予無人操控機器人一些新的功能。
他們認為這項技術(shù)潛在廣泛應用，其中包括：地震災難之后的搜尋和營救工作。“透視眼機器人”無需挖掘便能檢測探索考古遺址。
敏感觸控技術(shù)
不要以為機器人的敏感度很差。美國麻省理工學院視覺科學學科聯(lián)合波士頓東北大學研究團隊近日成功研制了一種觸覺傳感器GelSight，比人類的手指更加靈活敏感。
此次麻省理工學院及東北大學聯(lián)合研究團隊開發(fā)的“機器人手指傳感器”突破了此前機器人手部關(guān)節(jié)不靈敏等限制，甚至比人類手指更加靈活敏感，因此受到了各界矚目。該傳感器不是以機器來辨識觸覺，而是以3D視覺實時定位物體的方位，以實現(xiàn)對物體的識別和傳感。
據(jù)悉這種技術(shù)比人類的手部觸覺靈敏約100倍。GelSight內(nèi)置有紅色、黃色、白色、藍色等照明設備，GelSight可根據(jù)指示的信號迅速做出反應，根據(jù)麻省理工學院方面公開的演示視頻更可直觀的感受到GelSight的強大功能。裝置了GelSight傳感器的機器人可輕松拔出裝置在電腦上的USB，但未裝置GelSight的機器人則無法完成該動作。
據(jù)悉，GelSight最大的特征在于，最快的辨識物體的視覺信號，并馬上將其轉(zhuǎn)化為觸覺信號。
機器人用可伸縮電線
日本綜合型化學企業(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?！度毡窘?jīng)濟新聞》8月26日報道說，通過在具有彈性的聚氨酯纖維中以螺旋狀嵌入可通電的導線，使得電線可以伸縮，且不易出現(xiàn)松弛。與容易松弛的以往電線相比，自由自在的變形將成為可能。旭化成力爭將這種電線應用于實現(xiàn)復雜動作的擬人機器人和穿戴型輔助機器人。
該電線由旭化成其旗下子公司、從事紡織業(yè)務的旭化成紡織公司開發(fā)。在拉伸時可以伸長至1.4倍，同時在反復彎曲直至斷線的耐久性方面也是以往產(chǎn)品的10-100倍。
以樹脂材料作為保護的一般電線在用于機器人時，在手腕做彎曲動作等的情形下，容易形成松弛或纏繞。而旭化成開發(fā)的這種伸縮性電線將可以依照其實施的擬人動作合理布線。
首先，面向彎曲部分使用電線的工業(yè)機器人，旭化成將開拓以往產(chǎn)品的替代性需求。該公司將以“ROBODEN”的產(chǎn)品名，通過米思米集團總部的電子商務網(wǎng)站銷售。在價格方面，1米以內(nèi)長度為3萬日元左右。旭化成計劃向電子企業(yè)和精密機械企業(yè)等銷售，力爭3年內(nèi)實現(xiàn)3億日元左右的銷售額。
機器人可自行組隊技術(shù)
相信對于有密集恐懼癥的人來說，看到1000只排得密密麻麻的小機器人在桌面上一起移動絕對不會感到好受。不過這仍無法阻礙哈佛大學的工程師們打造這樣的系統(tǒng)。據(jù)悉，研究團隊使用了1000只組裝簡易的小型機器人，每個造價20美元。據(jù)介紹，每組裝一個這樣的機器人需要5分鐘的時間，也就是，他們花費了83多個小時完成了這項艱巨的任務。
之后，他們?yōu)檫@些小小的機器人提供了多套算法，這樣它們就能移動形成多種形狀。
團隊負責人、哈佛大學電子工程師MichaelRubestein介紹道：“我們打造了一群機器人版的蜂群，它專門以大部隊的形式工作。不過(這套系統(tǒng))也存有一個缺陷，那就是機器人的功能性并不強大，并且還有諸如噪音距離傳感及移動困難等多個可變因素?！盧ubenstein表示，他們希望打造一套可以完成復雜全局任務的機器人“蜂群”。
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目前，這套系統(tǒng)面臨的最大問題并不是組裝所需花費的時間，而是如何開發(fā)出一套可以精準控制這群小機器人的算法。
就目前來看，現(xiàn)在這套系統(tǒng)更多的像是機器人對自己的編程控制，而不是執(zhí)行一個可讓人類受益的任務。另外，Rubenstein表示，他們未來將可能用更小的機器人打造一個更大的“蜂群”，進而了解控制體積更小機器人的方法。
（轉(zhuǎn)載）
