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，沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展，新的機型，新的功能不斷涌現。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造空間。

　　關于機器人如何分類，國際上沒有制定統一的標準，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境出發，將機器人分為兩大類，即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用于非制造業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、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發展很快，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，從應用環境出發將機器人也分為兩類：制造環境下的工業機器人和非制造環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展，在這樣的背景下，機器人技術的發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。

　　液態金屬控制技術

　 　科學家們使用鎵和銦合金合成液態金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態，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，從而令其變為不同結構。

　　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?！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?！?/p>

　　機器人透視技術

　　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。

　　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合研究團隊開發的“機器人手指傳感器”突破了此前機器人手部關節不靈敏等限制，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旭化成將于9月1日發售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線?！度毡窘洕侣劇?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。

　　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。

　　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。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。

　　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。

????? 更多機器人技術資料，電路圖及DIY設計，可參見本期Designs of week——當中國制造遇上機器人技術，設計思維請跟上！