人們對智能化生活要求的提高,使得當(dāng)前各個國家都非常重視機器人技術(shù)的發(fā)展。在這種背景下,機器人技術(shù)的發(fā)展一日千里,一些科學(xué)家預(yù)測,未來機器人還將在以下方面飛速發(fā)展。
目前許多機器人只能完成某些特定的任務(wù),有“情感”的機器人只在電影中才會見到。然而來自東南大學(xué)機器人傳感控制實驗室的研究團(tuán)隊稱,已完成了情感交互機器人的初步設(shè)計。
一般來說,當(dāng)人和機器人接觸時,由于機器缺乏可辨認(rèn)的性格,因此和人沒有情感互動。研究人員表示,只要把人的表情、動作的特定信號提取出來,再交給機器人,它就能辨別人對它的動作到底是粗暴還是友好,從而做出相應(yīng)的反應(yīng)。
由于目前對人類情感的基礎(chǔ)研究還不夠,因此研究出來的機器人和真人的情感交互還有很大一段距離,只能識別一些簡單的表情。
在大部分人眼里,機器人一直都像擎天柱一樣“鋼筋鐵骨”,不過事實并非如此。不久前,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器人。為了讓它能像真實手臂一樣自由彎曲,研究人員還在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”——聚合物纖維;它在受熱的情況下可自由改變形狀和堅硬度,作用如同附著在骨骼上的肌肉一般。
該項目的負(fù)責(zé)人稱,這種能變形、收縮的機械纖維將被廣泛用于機器人領(lǐng)域。另外,由于成本低、重量輕,機械纖維機器人十分適用于太空探索——要知道每多將一克物質(zhì)送上太空,整個發(fā)射成本都會顯著增加。不僅如此,對于醫(yī)療領(lǐng)域來說,機械纖維也是一種極好的材料,比如可用于制作骨折病人的外固定支架,能在提高固定效果的基礎(chǔ)上減輕患者的負(fù)擔(dān)。
美國北卡羅來納州一個科研團(tuán)隊已研發(fā)出一種可進(jìn)行自我修復(fù)的變形液態(tài)金屬,預(yù)示著距離打造“終結(jié)者”變形機器人的目標(biāo)更進(jìn)一步。
科學(xué)家們用鎵和銦合金制成液態(tài)金屬,它在室溫下就可成為液態(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)被少量電流刺激后,球體表面張力會降低,金屬會在桌面上伸展。
這一過程也是可逆的: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)。
研究人員宣稱,該突破有助于建造更好的電路、自我修復(fù)式結(jié)構(gòu),甚至有一天可用來制造《終結(jié)者》中的T-1000機器人。
美國伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾領(lǐng)導(dǎo)的小組用3D打印技術(shù)造出一種由柔韌的水凝膠和活細(xì)胞組成的生物機器人。以前,他們也曾用跳動的小鼠心臟細(xì)胞造出一種能自己“行走”的生物機器人,但由于心臟細(xì)胞不停收縮,讓他們無法控制機器人的運動。
新設(shè)計的生物機器人受動物肌腱骨骼的啟發(fā)。研究人員用3D打印的水凝膠制成主骨,使其既能支持生物結(jié)構(gòu),又能像關(guān)節(jié)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一樣。生物機器人的速度由電脈沖頻率控制,頻率越高,肌肉收縮越快,生物機器人走得越快。
下一步,研究人員將加強對生物機器人運動的控制,像集成神經(jīng)元那樣,用光或化學(xué)物質(zhì)控制它向不同方向運動。
美國加州大學(xué)最新研制了一款具有“透視眼”功能的機器人系統(tǒng),可用于尋找困陷在建筑物中的傷員或監(jiān)控家中的老人。
該系統(tǒng)由科學(xué)家Yasamin Mostofi博士最新研制,兩臺機器人裝配著輪子,一臺釋放無線信號,另一臺探測接收信號強度。
當(dāng)機器人環(huán)繞正方形混凝土建筑物時,它們能計算出建筑物內(nèi)部的事物,甚至可識別人類。其工作原理是當(dāng)途經(jīng)墻壁和其他物體時,測量信號強度的衰減程度。
通過測量無線信號的衰減情況,機器人可繪制一張視覺地圖,呈現(xiàn)大約100秒的觀測透視景象。研究人員認(rèn)為這項技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用,其中包括地震災(zāi)難之后的搜尋和營救工作。
日本綜合型化學(xué)企業(yè)旭化成去年發(fā)售了可像橡皮筋那樣伸縮的電線。該電線在拉伸時可伸長至1.4倍,同時在反復(fù)彎曲直至斷線的耐久性方面也是以往產(chǎn)品的10至100倍。
可伸縮電線通過在具有彈性的聚氨酯纖維(氨綸)中嵌入螺旋狀的導(dǎo)線,使得電線可以伸縮,且不易出現(xiàn)松弛。旭化成力爭將這種電線應(yīng)用于實現(xiàn)復(fù)雜動作的擬人機器人和穿戴型輔助機器人中。
3D打印機的尺寸問題嚴(yán)重限制了其嘗試打印更大物體的可能性。為此,來自巴塞羅那的加泰羅尼亞先進(jìn)建筑研究所的研究人員,開發(fā)出了可自主移動的3D打印機器人系列Minibuilders。該類機器人可像建筑工人一樣來回移動,構(gòu)建建筑物等大型物體。
Minibuilders快速、低價、安全的特性使其有可能成為下一代強大的建筑必備工具。它包含三種不同的機器人,每種機器人分別打印不同的部分,連在一起就能形成一棟較大的建筑物。這套系統(tǒng)的核心是一個龐大的主部件,包括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。
有些研究人員會覺得自己就像建筑師,把腦海中的建筑構(gòu)想通過一個巨大的機器變成現(xiàn)實,而Minibuilders的團(tuán)隊扮演的角色就像“包工頭”,在建設(shè)過程中“招募”各相關(guān)領(lǐng)域里的專業(yè)人員。
可以肯定的是,Minibuilders將在未來建筑機器人領(lǐng)域里扮演一個非常重要的角色。(據(jù)元器件交易網(wǎng))
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2015年7期