機器人關鍵技術及前沿應用設計集錦

　　在科技界，科學家會給每一個科技術語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機器人還在發(fā)展，新的機型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

　　關于機器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標準，有的按負載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結構分，有的按應用領域分。一般的分類方式見表：

　　我國的機器人專家從應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務于人類的各種先進機器人，包括：服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學者，從應用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

　　當前各個國家對機器人技術都是非常的重視，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，機器人技術的發(fā)展可以說是一日千里，未來機器人將在以下技術的基礎上飛速發(fā)展。

　　人機交互技術

　　東芝在本周舉辦的 Cutting-EdgeIT& Electronics Comprehensive Exhibition （CEATEC）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。

　　軟體機器人控制技術

　 　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。

　　液態(tài)金屬控制技術

　 　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 正，液態(tài)金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y構。

　　機器人生物行走技術

　　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?！?/p>

　　機器人透視技術

　　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)墻壁內部的物體。該技術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。

　　敏感觸控技術

　　不要以為機器人的敏感度很差。美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology， MIT ）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。

　　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。《日本經(jīng)濟新聞》8月26日報道說，通過在具有彈性的聚氨酯纖維（中國稱：氨 綸） 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。

　　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。

　　機器人可自行組隊技術

　 　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。

　　造房子機器人：或成為未來主流

　　一個被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機器人套件，可以像建筑工人那樣3D打印出一間房屋，其快速、低價、安全讓建筑機器人將有可能成為下一代強大的建筑必備工具。

　　其運作方式基本上和同類型的無人建筑機器人一樣，逐層澆筑流體建筑材料。但是它最大的不同，就是可以打印的建筑體積更大，而且設計方法也與眾不同。

　 　這套系統(tǒng)的核心是一個龐大的主部件，有兩個裝有液化合成大理石的大型圓筒，大理石經(jīng)獨特的配方制成。氣胎注射筒會通過長長的管子推動材料，那些管子將被 安置在一個建筑工地上，與三個敏捷的專業(yè)附屬機器人協(xié)同工作。有些研究人員會覺得自己就像是一個建筑師，把自己的建筑構想通過一個巨大的獨立機器變成現(xiàn) 實，而Minibuilders的團隊扮演角色就像是一個“包工頭”，在建設過程中“招募”各相關領域里的建筑專業(yè)資源。

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