機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及前沿應(yīng)用設(shè)計集錦

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

　　關(guān)于機(jī)器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結(jié)構(gòu)分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分。一般的分類方式見表：

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

　　當(dāng)前各個國家對機(jī)器人技術(shù)都是非常的重視，人們生活對智能化要求的提高也促進(jìn)了機(jī)器人的發(fā)展，在這樣的背景下，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展可以說是一日千里，未來機(jī)器人將在以下技術(shù)的基礎(chǔ)上飛速發(fā)展。

　　人機(jī)交互技術(shù)

　　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(jī)器人，而其最大特色就是可以通過手語與人交流。

　　軟體機(jī)器人控制技術(shù)

　 　機(jī)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(xué)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(jī)器人，為了讓它像機(jī)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(shù)

　 　科學(xué)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(dāng)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(dāng)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(fù)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)。

　　機(jī)器人生物行走技術(shù)

　　新一代微型生物機(jī)器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機(jī)器人”（bio-bots ），由肌肉細(xì)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(xué)院學(xué)報》上。

　 　“不管你想制造任何種類的生物機(jī)器人，由細(xì)胞驅(qū)動的生物刺激都是一項基本要求。”負(fù)責(zé)這項研究的伊利諾斯大學(xué)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(xué)整合在一起，設(shè)計開發(fā)生物機(jī)器人和用于環(huán)境、醫(yī)療方面的系統(tǒng)。生物學(xué)非常強(qiáng)大，如果我們能學(xué)習(xí)利用其優(yōu)勢，將帶來許多好 東西。”

　　機(jī)器人透視技術(shù)

　　據(jù)國外媒體報道，目前，美國加州大學(xué)最新研制一款具有“透視眼”能力的機(jī)器人，在兩個機(jī)器人之間釋放無線信號，通過測量信號強(qiáng)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。

　　敏感觸控技術(shù)

　　不要以為機(jī)器人的敏感度很差。美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts InsTItute of Technology， MIT ）視覺科學(xué)學(xué)科聯(lián)合波士頓東北大學(xué)研究團(tuán)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(xué)院及東北大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊開發(fā)的“機(jī)器人手指傳感器”突破了此前機(jī)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(jī)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(jī)器人用可伸縮電線

　 　日本綜合型化學(xué)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(jì)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(dǎo)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(yīng)用于實現(xiàn) 復(fù)雜動作的擬人機(jī)器人和穿戴型輔助機(jī)器人。

　　以樹脂材料作為保護(hù)的一般電線在用于機(jī)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(jī)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(jī)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(xué)的工程師們打造這樣 的系統(tǒng)。據(jù)悉，研究團(tuán)隊使用了1000只組裝簡易的小型機(jī)器人，每個造價20美元。 據(jù)介紹，每組裝一個這樣的機(jī)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(wù)。

　　造房子機(jī)器人：或成為未來主流

　　一個被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機(jī)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(jī)器人將有可能成為下一代強(qiáng)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(jī)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(shè)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(jī)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(gòu)想通過一個巨大的獨立機(jī)器變成現(xiàn) 實，而Minibuilders的團(tuán)隊扮演角色就像是一個“包工頭”，在建設(shè)過程中“招募”各相關(guān)領(lǐng)域里的建筑專業(yè)資源。

      更多機(jī)器人技術(shù)資料，電路圖及DIY設(shè)計，可參見本期Designs of week——當(dāng)中國制造遇上機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計思維請跟上！