肌肉動力行走生物機器人 未來機器人和人一樣

　　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，研究人員能對其發號施令。相關論文在線發表于最近的美國《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。”負責這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，設計開發生物機器人和用于環境、醫療方面的系統。生物學非常強大，如果我們能學習利用其優勢，將帶來許多 好東西。”

　　巴什爾小組用3D打印技術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、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。據物理學家組織網近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結構，又能像關節一樣彎曲。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整它的步調。”巴什爾說，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質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。”

　　“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 發與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養它們來工作。這種系統最終可能發展成一代生物器，用于藥物遞送、手術機器人、‘智能’移植、移動環境分析器 等。”

　　下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經元那樣，用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作‘自主傳感器’。”巴什爾說，“比如，讓它能感覺到某種化學物質，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。

　　日本開發出可伸縮電線 有望用于機器人

　　日本綜合型化學企業旭化成將于9月1日發售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線。《日本經濟新聞》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、從事紡織業務的旭化成紡織公司開發。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機器人，旭化成將開拓以往產品的替代性需求。該公司將以“ROBODEN”(意為機器人電線)的產品名，通過米思米 集團總部的電子商務網站銷售。在價格方面，1米以內長度為3萬日元(約合人民幣1772元)左右。旭化成計劃向電子企業和精密機械企業等銷售，力爭3年內 實現3億日元左右的銷售額。

　　機器人可自行組隊 未來發展不可限量

　　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。據悉，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，他們為這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Michael Rubestein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)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。”Rubenstein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”。

　　目前，這套系統面臨的最大問題并不是組裝所需花費的時間，而是如何開發出一套可以精準控制這群小機器人的算法。

　　就目前來看，現在這套系統更多的像是機器人對自己的編程控制，而不是執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。

　　納米機器人 身體小 本領大

　　機器人居然可以做到這么小，這個小機器人的體型小得可以放入單個細胞之中，這是由美國一家大學開發的，更有望在未來驅動攜帶藥物的納米機器人，向特定細胞發起攻擊。帶領該項目研究的是DongleiFan教授，其開發的電機結構非常簡單，僅由三部分組成。

　　借助一項依托直流/交流電場的專利技術，研究人員可以將之一個個地匯集到一起。與此前的設計相比，這種納米電機更加長壽(15小時)，并且能夠維持18000rpm的轉速——已經相當于一臺噴氣發動機。

　　當然，電機的控制性能也出奇的好，除了可以設定開啟或關閉，甚至還可以順時針或逆時針運轉。機器人自動變形 想要什么變什么

　　自己一個人組建家具是件很煩惱的事情;相對而言，逛逛宜家，直接買下它們就有趣多了。但是，洛桑聯邦理工學院的研究人員正在研究一種更好的方法。他們 正在研究一種在任何你需要的時刻都可以將其簡單組裝成不同家具的小型模塊化機器人，它可以是桌子、椅子、長凳或者任何東西。這比選擇一件功效單一的特定家 具可實用太多了。

　　該研究項目似乎是針對那些殘疾人士開展的，因為有一臺可以自動裝配、并且在需要時刻能夠自動翻轉的椅子對他們來說意義重大。但是，這個創造對其他人來說，也有很多可開發的潛力。

　　如果將其進一步小型化，模塊化機器人甚至能夠創建一些特有的設計。所以，有一天，你不再需要去瀏覽宜家的零售目錄并且前往它的倉庫尋得你的下一套餐廳桌椅。你只需要簡單地下載指令，讓機器人軍團在你的指揮下自動變形為一臺新的瑞典圖什比風情桌子。

　　機器人擁有透視眼 救災不再睜眼瞎

　　據國外媒體報道，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，將觀察發現墻壁內部的物體。該技術可用于尋找困陷在建筑物中的傷員，或者監控家中的老年人。

　　該系統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。

　　當機器人環繞正方形混凝土建筑物時，彼此離開視線范圍之內，它們能夠計算出建筑物內部的事物，甚至可以識別出人類。其工作原理是當途經墻壁和其它物體時，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，呈現觀測大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項研究結果非常令人滿意，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域。這項技術可由任何無線激活裝置實現，目前我們賦予機器人“透視眼”功能。

　　雖然一些現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，這項最新技術將是機器人運動設計的革命性創新，賦予無人操控機器人一些新的功能。

　　他們認為這項技術潛在廣泛應用，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。

　　用機器人造房子 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。

　　在建筑領域里3D打印機器人并不是什么新鮮事兒，但是這項技術之前一直停留在概念階段，現在卻能夠在現實中實現了。之前有過很多3D打印建筑機器人的 試驗，都是利用基于吊架的系統，這些系統可以沉淀厚厚的混凝土，最后構造出來的不過是一個差強人意的“避難所”，而那些較為成功的3D打印建筑機器人又無 法構造出體積較大的建筑。實際所需的建筑規模往往會讓設計和制造看上去非常不實際，而且成本也很高，這些因素都大大限制了可以構造的建筑物大小。

　　Minibots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，與三個敏捷的專業附屬機器人協同工作。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 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資源。

　　和構建傳統建筑物一樣，建筑流程需要從一個堅實的地基開始。“地基機器人(Foundation Robot)”是一臺由Arduino支持的設備，它還裝配了一個傳感器，可以沿著地上標記的線進行工作。建筑師可以在建筑臺上面先勾勒出建筑的輪廓，然 后地基機器人就開始進行連續螺旋式循環，澆筑好前20層建筑材料。基本上，我們可以把這個地基機器人看作是一個從底層開始堆積建筑材料的“建筑師”。

　　一旦地基鋪好，建筑工人可以把一個“抓握機器人(GripRobot)”緊夾在地基上面，它和地基緊密的粘合在一起，瞬間就能變成從世界上最先進的 “小鏟刀”。抓握機器人的噴嘴可以水平移動，使用更多材料在地基基礎上來創造建筑，它還可以在建筑物上面增加動態紋理。在澆筑一層全新材料的時候，為了加 速材料的干燥固化速度，抓握機器人還配置了一對加熱器，這對加熱器可以吹出198°F的熱風，熱固大理石混合。由于材料堅硬，支持在水平方向進行擴展，因 而機器人可以打印屋頂或其他懸臂結構。

　　可以肯定的是，Minibuilders將在未來建筑機器人領域里扮演一個非常重要的角色。

　　精確導航 無人機送貨成為了可能

　　當我們聽到“智能飛行器”這個詞的時候，常常會聯想到科技電影中的場景，那些體型小、操作靈活的智能飛行設備，在各種環境中穿梭自如，為人們提供更高 層次的物流、拍攝、監控服務。即使不是出現在電影當中，亞馬遜提出的無人機送貨計劃也尚處在測試階段。而現在EHang團隊為每個渴望接近藍天的人提供了 接近夢想的機會，他們研發的Ghost智能空中機器人，讓飛行不再是少數人的專利。

　　Ghost智能空中機器人已經完成了產品的硬件研發，開模以及試產，即將進入量產階段。不僅如此，EHang團隊獨創的手機APP操控系統，讓 Ghost不同于傳統使用“大磚頭”遙控器的四軸飛行器，完全由智能手機控制，只需要下載我們的App，便可以完成所有的飛行動作操控。

　　Ghost在操作上也是簡化至極，只需“起飛”、“設定目的地”、“返航”三步即可。并且可通過手機APP查看飛行器的飛行高度、飛行速度、飛行器電量的實時數據。

　　用戶可在APP地圖上隨意標記坐標，設定Ghost的飛行線路。當飛行期間遇到突發情況時，Ghost設有的“一鍵懸停”功能能夠為飛行器的安全提供 保障。作為一款以電能為動力，以移動信號為鏈接媒介的設備，“電量不足”和“超出通訊范圍”必然是用戶不得不考慮的兩個問題。別擔心，遇到這樣的情況，飛 行器會自動返航，并懸停在起飛3米上方，讓飛行器的失聯問題得以解決。

　　如此炫酷的裝備當然不只是用來耍帥而已，裝配上云臺支架，Ghost即可攜帶拍攝裝備進行航空拍攝。高精度、高穩定的云臺結構使飛行器即使處于高速飛行甚至晃動狀態時，仍能夠精確的控制掛載相機，保證其拍攝的穩定性和畫面質量。

　　EHang團隊研發的實時坐標糾偏系統，讓用戶在拍攝過程中可以360度調整飛行器的位置，升降高度，旋轉拍攝角度，任何方位的移動，將觸控飛行的誤差降到最低，真正實現“指哪飛哪”的飛行預期。

　　目前，Ghost已經過數次雨中航行測試和抗風實驗測試，穩定的飛行系統讓Ghost在自然環境中擁有不俗的航行能力。腦子里想什么 腦電機器人能幫你做出來

　　機器人大家都非常熟悉，但是許多機器人的存在只是為了完成某些工作或特定的任務，有“情感”的機器人相信大家都只在電影中才會見到。

　　不過，昨天在南京市科協大講堂上，來自東南大學機器人傳感控制實驗室的吳涓教授透露說，該實驗室的研究團隊已完成了情感交互機器人的初步設計。

　　有感情：讀得懂你的表情，明白你的撫摸

　　一般來說，當人和機器人接觸的時候，由于機器缺乏可辨認的性格，因此和人沒有情感的互動。不過，吳涓告訴記者，其實只要把人的表情、動作的特定的信號 提取出來，再交給機器人，那么它就會識別人的表情，辨別別人對它的動作到底是粗暴還是友好，從而做出相應的反應，可以與人的情感形成互動。

　　她說，去年她的學生邵知宇花五個月左右的時間完成了情感交互機器人的初步設計，這個機器人通過提取人的嘴部、眼睛的幾十個甚至數百個關鍵點的數據信 號，從而能夠非常準確地讀懂人的高興、憤怒、憂傷等種種表情，并將它們模擬出來。通過感覺、觸覺的設計，該機器人也能夠分辨對它進行的是撫摸還是按壓、打 擊等動作，如果對它撫摸，它會開心地笑，如果對它打壓，它則會表現出很憂傷，是個有感情的機器人。

　　吳涓分析說，由于目前對于人的情感的科學基礎研究還不夠，因此目前研究出來的情感交互機器人其實和真人的情感交互還有很大的距離，它只是能夠識別一些 簡單的表情，對于動作的識別也局限于一些固定的動作，但是未來隨著人機交互技術的進一步發展，我們和機器人的“情感”交流將會越來越順暢。

　　“腦電”機器人：光靠思維也能“完成”任務

　　你腦中想什么，機器人就能幫你做什么，光靠你的思維，機器人就會自動地幫你完成任務，這是不是聽起來不可想象?不過，這在東南大學機器人傳感控制實驗室，你會發現，用腦電波來控制機器人離我們并不遙遠。

　　吳涓向記者展示了腦電機器手臂的工作過程，戴上一頂安有獨立電極與大腦頭皮接觸的帽子，通過接收人腦思維產生的腦電波，機器人手臂可完成一系列動作指令，包括機器臂的上抬、下壓、左右平移的動作。

　　“你看，實驗者心里想象著"上舉抬臂"的動作，腦電波就會有反應，這頂帽子會把腦電信號收集起來"告訴"機器人，機器人聽懂了，就會按著實驗者所想來 執行。”吳涓解釋說，當然利用腦電，通過思維意念來控制機器人是非常難的，比如目前的機器手臂只會做四個最簡單的動作。不同的人對同樣的動作，發出的腦電 波信號也不相同，因此要讀取一個人的腦電波中有關動作指令的電信號并且控制機器人，目前還需要對控制機器的人進行“訓練”。

　　正因為機器人對不同人的腦電識別的精度還不夠，因此我們離腦中想什么、機器人就做什么，隨心所欲地支配機器人還有很遠的一段距離。