盤點(diǎn)20項(xiàng)機(jī)器人行業(yè)前沿技術(shù)

　　美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEEE）從專業(yè)角度，介紹 最近在瑞典斯德哥爾摩召開的“國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)”（ICRA）中的20種機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于以創(chuàng)新方案解決目前機(jī)器人應(yīng)用中的一些難題，主要集中在控制、傳感、驅(qū)動(dòng)、操作、抓握、義肢、人形機(jī)平衡、外骨骼、飛行取物、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、組織微型機(jī)器人團(tuán)隊(duì)等方面。

　　1.以視覺觸須傳感來(lái)校準(zhǔn)制圖——仿生觸須機(jī)器人

　　對(duì)于那些要在現(xiàn)實(shí)世界中長(zhǎng)時(shí)間工作的觸覺機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能自動(dòng)糾錯(cuò)校準(zhǔn)是其保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的前提，Bellabot就是這類機(jī)器人。它像個(gè)由許多“眼球”組成的大“復(fù)眼”，每個(gè)“眼球”伸出一根仿生觸須，由電動(dòng)人造肌肉驅(qū)動(dòng)，通過攝像機(jī)提供視覺錯(cuò)誤反饋，還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)機(jī)器人操作臺(tái)。

　　研究人員給它安裝了模擬小腦功能的適應(yīng)性過濾模型，通過視覺觸須傳感圖來(lái)校準(zhǔn)操作誤差，提高操縱機(jī)器人定向運(yùn)動(dòng)的精確度。操作容錯(cuò)度或傳感陣列損害都可能造成圖像缺陷，Bellabot能通過學(xué)習(xí)算法不斷調(diào)整傳感圖中的缺陷。

　　2.筋線驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)靈活——彈性仿人類脊椎

　　人類脊椎由韌帶、椎間盤和肌肉來(lái)保持穩(wěn)定性，強(qiáng)度高且轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，模仿這樣的性能有利于機(jī)器人在未知環(huán)境中保持機(jī)械穩(wěn)定性。為此，研究人員提出一種基于有機(jī)硅和筋線來(lái)驅(qū)動(dòng)的連續(xù)機(jī)制。

　　這種機(jī)制可用作機(jī)器人的頸部或軀干，更多集中在頸部。為了驗(yàn)證各項(xiàng)功能，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)多自由度樣機(jī)，通過彈性筋線模擬人類頸部運(yùn)動(dòng)，有助于將來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人頸椎，還可作為一種測(cè)試平臺(tái)，開發(fā)類似機(jī)械的控制方案。

　　3.共同承擔(dān)重負(fù)荷——微型機(jī)器人團(tuán)隊(duì)

　　這是個(gè)由許多小機(jī)器人組成的團(tuán)隊(duì)。研究人員提出了一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)模型，能預(yù)測(cè)團(tuán)隊(duì)的總體最大拉力，估算每個(gè)小機(jī)器昆蟲與地面互動(dòng)的功能總和，比如在地面跑或走。

　　通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了三個(gè)團(tuán)隊(duì)，一種是以剛毛推進(jìn)的小爬蟲，一種是會(huì)慢走和快跑的6腳小昆蟲，還有一種通過兩個(gè)輪子運(yùn)動(dòng)的17克重微型多足機(jī)器人μTug，它們能共同承擔(dān)重負(fù)荷。比如每個(gè)μTug能在自身限制內(nèi)運(yùn)作，6個(gè)一組產(chǎn)生的拉力就能超過200牛頓。

　　4.筋線驅(qū)動(dòng)抓握多種物體——可穿戴聚合物手套

　　這是一種由聚合物材料制造、筋線驅(qū)動(dòng)的可穿戴機(jī)器手套，目前可套在拇指、食指、中指和手腕上，也叫做外手套體（Exo-GlovePoly）。在設(shè)計(jì)和制造上，這種外手套體還能根據(jù)不同人手的大小做調(diào)整，保護(hù)使用者不受傷，而且透氣性好，能嵌入特氟龍管來(lái)裝置線路。

　　它有兩個(gè)馬達(dá)，一個(gè)在拇指，另一個(gè)在食指或中指。研究人員讓一個(gè)健康志愿者做抓握實(shí)驗(yàn)，測(cè)試手套的機(jī)械性能，通過連接型壓力傳感器和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，能抓握不同形狀和大小的物體。

　　5.能與環(huán)境互動(dòng)保持平衡——有腿機(jī)器人TORO

　　有腿的仿人機(jī)器人要能執(zhí)行多種任務(wù)。它們要能與環(huán)境互動(dòng)，遇到外部障礙時(shí)能扭轉(zhuǎn)身體，同時(shí)還要保持穩(wěn)定協(xié)調(diào)的平衡。

　　為此，研究人員提出一種新的控制方法，把多級(jí)別控制和平衡結(jié)合。他們?cè)诜氯藱C(jī)器人TORO身上模擬了這種方法。為了達(dá)到恰當(dāng)平衡，先把所有的任務(wù)力/力矩分配到終端受動(dòng)器，然后按照任務(wù)級(jí)別映射到連接空間。

　　6.多模式飛行取物——帶自動(dòng)吸盤的飛行器

　　研究人員給這款飛行機(jī)器人安裝了他們的專利技術(shù)——自動(dòng)緊密吸盤，同時(shí)考慮了負(fù)載真空泵等因素，解決了多模式飛行取物的難題。利用吸附原理和局部接觸拉力，以被動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式抓取不同形狀的物體。這種自動(dòng)吸附“抓手”還能用一個(gè)或多個(gè)吸盤，讓飛行器在抓取攜帶物體方面變得“多才多藝”，比如先抓住一個(gè)不放，然后再抓第二個(gè)。

　　研究人員指出，飛行器一般對(duì)重量限制非常敏感，他們用了微泵真空發(fā)生器，但這給系統(tǒng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。為了克服這些難題，他們測(cè)試了吸盤設(shè)計(jì)有無(wú)任何漏縫、驅(qū)動(dòng)力、最大抓握力，還測(cè)試了每個(gè)“抓手”零件的性能、飛行器把力道傳遞給吸盤的能力、系統(tǒng)吸附傾斜表面的能力，最后測(cè)試了飛行器用多個(gè)吸盤抓取多個(gè)物體的能力。

　　7.能自行移動(dòng)的“松樹”——TransHumUs移動(dòng)機(jī)器平臺(tái)

　　TransHumUs出現(xiàn)在最近舉行的第56屆威尼斯雙年展上，是游蕩在法國(guó)館和綠堡公園的三棵會(huì)動(dòng)的松樹，原意是將樹木從其固定的根部釋放，展現(xiàn)自由生命的力量。

　　TransHumUs證明了先進(jìn)的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)還能對(duì)當(dāng)代藝術(shù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在此次機(jī)器人大會(huì)上，研究人員從技術(shù)角度揭示了如何讓松樹自由移動(dòng)。其難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)初始的機(jī)器平臺(tái)，讓樹木能根據(jù)自身的新陳代謝移動(dòng)。