來源： 新智元、前瞻網

導 讀

近年來機器人技術發展迅猛，已經在多個領域得到了落地應用，并且出現了很多具有前瞻性的設計。本文通過Science雜志評選的10項激動人心的機器人開發和技術，為讀者梳理出目前機器人領域的發展情況。

近日，Science雜志評選了10項激動人心的機器人開發和技術，覆蓋從可能改變機器人技術未來的原創研究，到支持基礎科學和推動工業和醫療創新的商業產品。

Top 1

波士頓動力的跑酷機器人Atlas

1.5米，75公斤Atlas的表現讓我們感到驚訝，只用一條腿跳過木踏板，同時慢跑和跳過木箱而沒有中斷。

這些特性被用于在具有挑戰性的地形上行走，在受到干擾，站立，抬起和操縱物體時保持平衡，以及像體操運動員一樣執行后翻。

Marc Raibert的波士頓動力團隊仍然是機器人平衡和推進的領頭人。

Raibert觀察到“機械系統具有自己的思想，受物理結構和物理定律支配。”Atlas使用其視覺系統來調整自身并測量到跑酷障礙的距離。

盡管Raibert承認并非所有的試驗都能成功掌握，但他希望這些demo能夠在“將來機器人能做些什么”的問題上，給到一些啟發。

Top 2

Intuitive Surgical的達芬奇SP平臺

機器人手術是近年來最重要的手術創新之一。

通過使用機器人方法執行諸如根治性前列腺切除術的程序，這意味著許多益處。

越來越多的機器人平臺正在興起，臨床吸收的增加取決于是否會進一步解決，諸如成本效益和更廣泛的臨床可及性障礙等問題。

達芬奇是早期的先鋒和全球市場領導者，Intuitive Surgical繼續推動手術機器人的界限。

通過一個2.5厘米的插管和小切口，新推出的達芬奇單端口系統，允許外科醫生控制三個完全萎縮的肘關節器械，并結合用于深部病變的關節內窺鏡。

Top 3：通過增長導航的軟機器人

通過尖端增長進行導航，為機器人開辟了新的方向。

想象一下，如果葡萄藤、神經元或真菌菌絲的生長方式，可以被我們利用，將其擴大、加速，并且獲得極高的可操縱性。

研究人員采取了一管柔軟的材料，這種材料在自身內部折疊，但是當加壓時，隨著管前部的材料被向外推動而向外生長。

這個出色的設計理念解決了機器人技術中的幾個重大挑戰，并通過提取一般生物學原理，來舉例說明生物啟發設計的使用。

軟機器人設計允許在復雜的非結構化環境中避開障礙，這有望在管道和導管，醫療設備以及探索和搜救機器人中進行導航。

Top 4

用于軟機器人的3D打印液晶彈性體

機器人技術的一大挑戰，是探索新材料和制造方案，用以開發節能、多功能和兼容的執行器。 2018年，在不同學科看到了這個新興研究領域的急速發展。

之前已經使用過多種形狀變形的液晶彈性體致動器，但該項目展示了如何使用具有空間編程向列順序的高操作溫度，直接墨水書寫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，這些執行器顯示出提升重量的能力。

該技術承諾為軟機器人提供大面積設計和動態功能架構。

Top 5：肌肉模擬

自我修復和液壓放大致動器

Peano-HASEL提供透明且自感應的柔性執行器，可控線性收縮率高達10％，應變率為每秒900％，以50 Hz驅動。

致動器使用靜電和液壓原理，在施加電壓時提供線性收縮，而無需預拉伸材料或任何剛性框架。

HASEL（液壓放大自愈式靜電）執行器功能強大，用途廣泛，但生產成本低廉。

據作者稱，他們只使用便宜的熱封方法和廉價的商用材料來生產這種有前途的技術。

值得注意的是，該執行器能夠提升其重量的200倍以上。

Top 6

來自DNA的自組裝納米級機器人

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折疊結構，與由單鏈DNA形成的閂鎖系統相結合，現在可以在外部施加的可調電場下進行精確的納米級運動。

這些納米級機器人系統可以并行使用，用于分子或納米顆粒的電驅動傳輸，數十納米或更多。 請加微信公眾號：工業智能化(robotinfo) 馬云都在關注

機器人可以自下而上地進行可編程合成和材料組裝。 其定位狀態也可用作分子機械記憶。

Top 7：DelFly靈活的

bioinspired機器人擋板

許多生物啟發機器人具有雙重目的，即開發具有實際應用的先進技術，又可以揭示自然界用于建立和編程生物的原則。

DelFly讓我看到了一款卓越、無尾、無繩、自動、可編程、小型（28 g）撲翼飛行器的設計。

該飛行器具有出色的靈活性，能夠進行360°側傾和俯仰翻轉，角加速度高達5000°s-2。

雖然它是果蠅大小的50倍以上，并且不模仿任何特定天然飛行物的機翼形態或運動學。

但機器人可以作為一種新的物理模型，來測試飛行生物如何進行飛行控制。

令人驚訝的是，即使沒有明確控制所有旋轉軸，DelFly Nimble也可以精確地再現果蠅的快速逃逸動作。

我們認為它是“科學機器人和科學機器人科學”的范例，并期望它將推動飛行機器人的發展。

Top 8：柔軟的可穿戴式機器人

在日常生活中佩戴外骨骼時，大多數人都不想像鋼鐵俠那樣。

一種輕盈，有彈性的外套，提供了整合面料設計、感應、機器人控制和驅動的新方法，以增加穿著者的力量，平衡和耐力。

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，以及恢復因中風，多發性硬化癥或帕金森病引起的運動障礙的兒童和成人。

Human-in-the-loop優化進一步允許機器人與人的無縫集成，提供個性化控制策略和適應。

Top 9：Universal Robots（UR）

e系列Cobots

、

從研究實驗室到裝配線和物流到外科手術指導，UR機器人手臂盡管外表不起眼，但它們正變得無處不在。

該公司正在圍繞其核心產品開發一個生態系統。他們在2018年推出的新型e系列協作機器人，呼應了協同自動化的大趨勢。

憑借增強的安全功能和力/扭矩感應，我們期望在機器人可以在與人類操作員無縫學習和協作，在各種環境中看到更智能的人機交互。

Top 10：

01	波士頓動力公司推出Atlas人形機器人

波士頓動力公司的Atlas人形機器人（基于PETMAN）在2013年首次亮相，已經發展了相當長的時間。這款機器人剛推出時，由美國國防部高級研究計劃局監督。

Atlas經過多次修改和升級，包括改善電池供電能力，增加傳感器有助于提供卓越的穩定性，而加上激光雷達則有助于避開障礙物并且導航。而現在它可以跑、跳過障礙物，甚至可以后空翻。

02	JAXA的MINERVA-II機器漫游車

日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）幾個月前登上新聞頭條，他們研發的MINERVA-II機器漫游車搭乘無人駕駛的隼鳥2號探測器，成功著陸小行星Ryugu。之后，一對機器人漫游車（Rover-1A和1B）就開始拍攝小行星的圖像和視頻，實現世界上首次在小行星表面移動的機器人觀測。

03	索尼限量版電子狗Aibo在美國首發

索尼在1999年推出了第一代Aibo機器人寵物狗，現在已經發展的到第四代，最新的是ERS-1000。跟之前的版本不同，最新版配備了超緊湊的單軸和雙軸執行器，為機器人寵物提供了更自然的動作，包括搖尾巴和動耳朵、嘴巴和爪子等等。

04	形狀移位模塊化機器人

康奈爾大學的工程師開發了變形自主模塊化機器人，可以適應周圍環境，并根據所需任務重新配置自己。必要時，機器人還能夠拆卸和更換損壞的部件。機器人采用帶有磁鐵的輪式和立方形模塊，允許它們彼此連接和分離來重新配置自己。每個模塊都配備了Wi-Fi，實現彼此通信，并使用集中式系統處理從機器人處獲得的數據。

05	耶魯大學研究人員開發機器人皮膚

耶魯大學的研究人員設計了一種機器人皮膚（OmniSkins），它能夠使用帶有嵌入式傳感器和執行器的彈性片將無生命物體轉變為機器人。

例如，當放置在可變形物體（毛絨公仔）上時，皮膚可以根據物體的屬性為物體設置動畫并執行各種任務，比如運動、抓取和移動物體等。還可以使用一個以上的皮膚來完成更復雜的運動，包括同時壓縮和彎曲，這可以讓毛絨公仔像尺蠖蟲一樣蠕動，或者可以平整襯衫。

06	Sphero推出Bolt機器人

今年，Sphero推出了帶有8 X 8矩陣顯示器的Bolt-a可編程滾動機器人，可以給所有年齡段的孩子提供STEM（科學、技術、工程及數學）學習。

這款機器人的高級可編程傳感器還可用于跟蹤速度、方向和加速度。用戶可以利用Sphero EDU平臺為各種游戲編程Bolt，為矩陣顯示器定制文本，甚至可以使用機器人的集成紅外傳感器與其他螺栓進行交互。

07	Hunter/Killer水下自主機器人

伍斯特理工學院的學生正在開發一種自主的海底獵人/殺手（Hunter/Killer）機器人，可以積極搜尋并消除困擾加勒比海的入侵生物獅子魚，而對于該生態系統，獅子魚已經威脅珊瑚和海洋生態系統。

這個機器人裝備有八個浮力矛的桶形轉盤（類似于左輪手槍）。機載攝像系統主動在預先確定的操作區域中搜索獅子魚，一旦找到就會向魚發射矛，然后浮出水面并進行回收工作。

08	本古里安大學的RSTAR機器人

以色列內蓋夫本古里安大學的研究人員開發出一種新型機器人，可以避開障礙物滾動、爬行、攀爬和伸展，可以在狹窄的空間行動，適合用于搜索和救援行動等任務。這種機器人被稱為RSTAR，兩側各一排圓形輪子。當在平坦的表面上行動時，它會啟動圓形的輪子。然而，當它遇到不平的地形時，它會翻轉并使用兩邊的輻條，機器人可以實現爬行或攀爬。

09	微型機器人可以在水上或水下行走

2018年出現了微型機器人，而哈佛最新研發的HAMR（哈佛動態微型機器人）可能是其中最出彩的，因為它能夠在陸地、水上和水下行走，開辟了新的探索途徑。

最新版本機器人的運動腳墊在每條腿上都配有襟翼，提供表面張力，也就是浮力，使其能夠在水上行走。當轉到水面下行走時，它會經歷電潤濕過程，減少墊的接觸角，讓機器人下沉。

10	AIST的HRP-5P施工機器人在日本當工人

日本國家先進工業科學與技術研究所（AIST）的工程師正在開發HRP-5P機器人，幫助應對國內建筑工人減少的現狀。機器人不是“萬事通”什么活都能干，但是可以處理一部分任務，例如準確懸掛干墻或膠合板。機器人組合使用物體和環境檢測，還可以全身運動來執行任務。AIST希望將機器人用在較繁重的任務中，讓人類工作人員專注在輕型、低危險的工作。

這些只是今年國外新推出的機器人和開發項目的其中一部分，還有許多其他機器人已經開發出來并且在各種不同的行業應用。我們可以預計這種機器人趨勢會持續下去，甚至可以在新技術推出時加速發展。無論喜歡與否，機器人將繼續在我們的生活中發揮不可或缺的作用，并且可能成為必需品，就像互聯網和智能設備一樣。