机器人关键技术及前沿应用设计集锦

　　在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。

　　关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。一般的分类方式见表：

　　我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。

　　当前各个国家对机器人技术都是非常的重视，人们生活对智能化要求的提高也促进了机器人的发展，在这样的背景下，机器人技术的发展可以说是一日千里，未来机器人将在以下技术的基础上飞速发展。

　　人机交互技术

　　东芝在本周举办的 CutTIng-EdgeIT& Electronics Comprehensive ExhibiTIon （CEATEC）展会上发布了一款全新人形交互机器人，而其最大特色就是可以通过手语与人交流。

　　软体机器人控制技术

　 　机器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一样的钢筋铁骨，不过事实并不总是这个样子的。最近，来自美国普渡大学的研究人员就发明了一种由轻质惰性泡沫材料 制成的软体机器人，为了让它像机器手臂一样可以自由弯曲，研究人员还在在泡沫材料的表面覆盖了一层特殊的“衣服”，而这层聚合物纤维在受热的情况下可以自 由改变形状和坚硬度，作用就如同附着在骨骼上的肌肉一般。

　　液态金属控制技术

　 　科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合 金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从负转 正，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。

　　机器人生物行走技术

　　新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走“生物机器人”（bio-bots ），由肌肉细胞推动、电脉冲控制，研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。

　 　“不管你想制造任何种类的生物机器人，由细胞驱动的生物刺激都是一项基本要求。”负责这项研究的伊利诺斯大学厄本那香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔 说，“我们正在把工程原理与生物学整合在一起，设计开发生物机器人和用于环境、医疗方面的系统。生物学非常强大，如果我们能学习利用其优势，将带来许多好 东西。”

　　机器人透视技术

　　据国外媒体报道，目前，美国加州大学最新研制一款具有“透视眼”能力的机器人，在两个机器人之间释放无线信号，通过测量信号强度的变化，将观察发现墙壁内部的物体。该技术可用于寻找困陷在建筑物中的伤员，或者监控家中的老年人。

　　敏感触控技术

　　不要以为机器人的敏感度很差。美国麻省理工学院（Massachusetts InsTItute of Technology， MIT ）视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队近日成功研制了一种触觉传感器GelSight ，比人类的手指更加灵活敏感。

　　此次麻省理工学院及东北大学联合研究团队开发的“机器人手指传感器”突破了此前机器人手部关节不灵敏等限制，甚至比人类手指更加灵活敏感，因此受到了各界瞩目。该传感器不是以机器来辨识触觉，而是以3D视觉实时定位物体的方位，以实现对物体的识别和传感。

　　机器人用可伸缩电线

　 　日本综合型化学企业旭化成将于9月1日发售可以像橡皮筋那样伸缩的电线。《日本经济新闻》8月26日报道说，通过在具有弹性的聚氨酯纤维（中国称：氨 纶） 中以螺旋状嵌入可通电的导线，使得电线可以伸缩，且不易出现松弛。与容易松弛的以往电线相比，自由自在的变形将成为可能。旭化成力争将这种电线应用于实现 复杂动作的拟人机器人和穿戴型辅助机器人。

　　以树脂材料作为保护的一般电线在用于机器人时，在手腕做弯曲动作等的情形下，容易形成松弛或缠绕。而旭化成开发的这种伸缩性电线将可以依照其实施的拟人动作合理布线。

　　机器人可自行组队技术

　 　相信对于有密集恐惧症的人来说，看到1000只排得密密麻麻的小机器人在桌面上一起移动绝对不会感到好受。不过这仍无法阻碍哈佛大学的工程师们打造这样 的系统。据悉，研究团队使用了1000只组装简易的小型机器人，每个造价20美元。 据介绍，每组装一个这样的机器人需要5分钟的时间，也就是，他们花费了83多个小时完成了这项艰巨的任务。

　　造房子机器人：或成为未来主流

　　一个被称为Minibuilders的全新3D打印建筑机器人套件，可以像建筑工人那样3D打印出一间房屋，其快速、低价、安全让建筑机器人将有可能成为下一代强大的建筑必备工具。

　　其运作方式基本上和同类型的无人建筑机器人一样，逐层浇筑流体建筑材料。但是它最大的不同，就是可以打印的建筑体积更大，而且设计方法也与众不同。

　 　这套系统的核心是一个庞大的主部件，有两个装有液化合成大理石的大型圆筒，大理石经独特的配方制成。气胎注射筒会通过长长的管子推动材料，那些管子将被 安置在一个建筑工地上，与三个敏捷的专业附属机器人协同工作。有些研究人员会觉得自己就像是一个建筑师，把自己的建筑构想通过一个巨大的独立机器变成现 实，而Minibuilders的团队扮演角色就像是一个“包工头”，在建设过程中“招募”各相关领域里的建筑专业资源。

      更多机器人技术资料，电路图及DIY设计，可参见本期Designs of week——当中国制造遇上机器人技术，设计思维请跟上！