在過去的2018年，各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)都有了巨大的進(jìn)步，機(jī)器人領(lǐng)域同樣如此。Science近日挑選了10款從實(shí)驗(yàn)室的原型研究到推動(dòng)各領(lǐng)域進(jìn)步的商業(yè)機(jī)器人，濃縮了過去一年機(jī)器人領(lǐng)域值得回顧的重要進(jìn)展。

波士頓動(dòng)力驚人一躍

在學(xué)會(huì)后空翻之后，去年這個(gè)身高1.5m體重75kg的人形機(jī)器人再一次驚艷了世界。在流暢的運(yùn)動(dòng)過程中不僅輕松跨越了地上的障礙物，同時(shí)更流暢地跳上了三個(gè)交錯(cuò)堆疊的木箱。毫無停頓地完成了一系列復(fù)雜的動(dòng)作，可以稱作機(jī)器人世界里的跑酷第一人了。波士頓動(dòng)力繼續(xù)在雙足機(jī)器人領(lǐng)域延續(xù)著卓越。

新型達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人

作為近年來最具代表性的外科手術(shù)創(chuàng)新，手術(shù)機(jī)器人正逐漸成為各種外科手術(shù)中的有力幫手。隨著手術(shù)機(jī)器人的增加，臨床使用率和有效性也在大幅提高。作為外科手術(shù)機(jī)器人的引領(lǐng)者，直覺外科正在努力拓展著手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用邊界。最新的單孔手術(shù)系統(tǒng)僅僅需要2.5cm粗的導(dǎo)管和很小的創(chuàng)口，就可以完成復(fù)雜的手術(shù)，同時(shí)醫(yī)生可以控制三個(gè)具有完全腕肘自由度的設(shè)備，在關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡的配合下可以有效處理深層的病患部位。

“生長(zhǎng)”引導(dǎo)的機(jī)器人

通過內(nèi)部“生長(zhǎng)”來引導(dǎo)為機(jī)器人的發(fā)展開辟了全新的方向。想象一下如果機(jī)器人能像自然界中的藤蔓植物一樣通過人為控制彎曲延伸，這一機(jī)器人利用了絕妙的設(shè)計(jì)思想突破了傳統(tǒng)機(jī)器人的諸多限制。通過內(nèi)疊的充氣軟管不斷向外延伸，使得這種軟體機(jī)器人可以在空間狹小、非結(jié)構(gòu)化甚至是管道中穿行，為狹小空間導(dǎo)航、醫(yī)療器械和洞穴探索廢墟救援等提供了更多的可能。

應(yīng)用于軟體機(jī)器人的液晶彈性體

機(jī)器人領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)在于通過探索新型材料和構(gòu)建方法來開發(fā)具有高能效、多功能和柔性化的致動(dòng)器。多功能可變形的液晶彈性體被用于開發(fā)彈性致動(dòng)器，但最新的研究表明可以基于3D打印的方式在高溫下直接構(gòu)建出具有空間編程的向列結(jié)構(gòu)。這一方法構(gòu)建的致動(dòng)器具有更高的提升性能，為軟體機(jī)器人在更大范圍和功能上提供了有效的技術(shù)保證。

模擬肌肉、具有自愈能力的液壓放大致動(dòng)器

這種新型的致動(dòng)器提供了一種透明的、自感知的致動(dòng)器，具有10%的可控線性收縮、收縮率可達(dá)900%每秒、并在50Hz下工作。它結(jié)合了靜電學(xué)和液壓原理，通過電壓直接控制線性收縮無需任何預(yù)拉伸材料或其他剛性結(jié)構(gòu)。這種被稱為HASEL(hydraulically amplified self-healing electrostatic)的致動(dòng)器可以牽引200倍自身重量、多功能的同時(shí)還具有自愈能力。但只需要廉價(jià)的材料即可構(gòu)建，使其具有極大的應(yīng)用潛力。

基于DNA的自組裝納米機(jī)器人

DNA的折疊特性可以在納米尺度上構(gòu)建多種不同形狀，通過控制自組裝的DNA結(jié)構(gòu)結(jié)合一系列標(biāo)準(zhǔn)的DNA，在外部可調(diào)節(jié)電場(chǎng)的作用下使得納米尺度上的精確移動(dòng)成為可能。這種特殊結(jié)構(gòu)的納米機(jī)器人系統(tǒng)可以在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下并行的在納米尺度上輸運(yùn)分子和納米顆粒，并能夠從底層開始構(gòu)建和組裝材料。此外其位置相關(guān)的信息還可以被用于分子機(jī)械記憶的領(lǐng)域。

新型撲翼機(jī)器人

這款稱為的DelFly的撲翼機(jī)器人具有無尾、無牽引、自動(dòng)化、可編程和體積小等特點(diǎn)，并具有十分靈活的運(yùn)動(dòng)性能，能實(shí)現(xiàn)360度翻轉(zhuǎn)和空翻最高角加速度可達(dá)5000度/每二次方秒。它可以用于測(cè)試微小的昆蟲如何進(jìn)行飛行控制的。這一撲翼飛行器可以非精確控制轉(zhuǎn)軸的情況下準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)果蠅的逃脫飛行，引起了科學(xué)家們對(duì)于飛行模式研究的新思路。

柔性外骨骼可穿戴機(jī)器人

當(dāng)外骨骼機(jī)器人進(jìn)入人們的生活中，不是每個(gè)人都想變成鋼鐵俠一般全副武裝的模樣。目前輕量級(jí)柔性化的外骨骼套裝結(jié)合了服裝設(shè)計(jì)、傳感器、控制和致動(dòng)器等，增加了使用的強(qiáng)度、平衡以及耐久性。這一柔性外骨骼套裝可以用于幫助老年人搬運(yùn)重物、提高生活的獨(dú)立性，同樣也能用于兒童及成年人的康復(fù)訓(xùn)練中。此外通過引入人為閉環(huán)控制，使得機(jī)械與人的銜接更為平滑和柔順，并能提供個(gè)性化的控制策略和應(yīng)用方式。

UR e系列機(jī)器人

UR作為協(xié)作機(jī)器人的領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。新推出的e系列機(jī)器人更加強(qiáng)化了手動(dòng)示教的趨勢(shì)。通過更多的安全策略和力/力矩傳感器，使得更為智能的人機(jī)協(xié)作成為可能，機(jī)器人可以與人類操作員更加緊密的合作并向人類學(xué)習(xí)更多操作。

愛寶歸來

在索尼首次推出機(jī)器狗愛寶二十年后，全新的愛寶再次來到我們的身邊。除了更漂亮的外形，它還增加了語(yǔ)音理解和更多學(xué)習(xí)能力。在新能力的幫助下，可以再兒童學(xué)習(xí)和老年人陪伴中扮演更重要的角色。對(duì)于這類社會(huì)機(jī)器人來說，感知周圍的人類并與人類進(jìn)行交互需要機(jī)器人發(fā)展出個(gè)性化和共情能力、以及對(duì)于前后的理解。未來的機(jī)器會(huì)更懂你我。

機(jī)器人這一年在諸多方面取得了進(jìn)展，新穎的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的材料、穩(wěn)定的控制、從工業(yè)到研究再到你我身邊的方方面面都在日新月異的發(fā)展。2019年的機(jī)器人又會(huì)發(fā)展出什么樣的新能力，實(shí)現(xiàn)哪些新突破呢？讓我們拭目以待！