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當(dāng)一個市場是以技術(shù)驅(qū)動的時候，來自最前沿的技術(shù)研究對于市場的影響是至關(guān)重要的。在過去的一年中，我們看到了世界上第一個完全軟體自驅(qū)動機器人誕生，也看到了最會走路的Altas再次突破自己學(xué)會走“梅花樁”，這些技術(shù)的突破必將在業(yè)界產(chǎn)生影響。

仿生機器人

韓研究團(tuán)隊打造強大人造神經(jīng)，讓超級計算機模仿人腦

這是一種微型部件，其能模仿人腦神經(jīng)元之間的連接方式，功能優(yōu)于之前所有人造大腦設(shè)備。這些新的人造神經(jīng)是一種晶體管，或是電子開關(guān)。在開和關(guān)的過程中，它們可以模仿神經(jīng)元學(xué)習(xí)的方式。

研究者在一個直徑為10厘米的晶體上組裝了144個神經(jīng)元晶體管，這些晶體管中裝有直徑為200到300納米的金屬絲。其實，人類頭發(fā)的平均直徑為10萬納米，因此這些晶體管和神經(jīng)元的細(xì)小程度可想而知，其消耗的能量也是非常之少。

該項目由韓國浦項工科大學(xué)打造，項目負(fù)責(zé)人、材料科學(xué)家Tae-Woo Lee表示：”這種新的研究將能夠引領(lǐng)未來，打造更好的機器人、自動駕駛汽車、數(shù)據(jù)挖掘、醫(yī)療診斷、股票分析，以及其他的智能人機交互系統(tǒng)和機器。“

距人造人更近一步，哈佛科學(xué)家用活體細(xì)胞造了一個機器人

一個來自哈佛大學(xué)的科研團(tuán)隊?wèi){借機器人工程和基因生物學(xué)的知識，利用一些豐胸用的硅膠、一小撮黃金和20萬個經(jīng)基因改造過的小鼠心肌細(xì)胞，制造出了一條人造的黃貂魚，最令人驚訝的是，小魚還能不借助外力，自發(fā)地在營養(yǎng)液里向著光源游動。

科學(xué)家們的具體做法是：用一小塊硅膠注成黃貂魚的外形，然后利用機器人形態(tài)學(xué)的技術(shù)把少量的黃金注入硅膠里形成黃貂魚的骨骼支撐，然后在“骨骼”之上再鋪一層硅膠，這是為了防止小鼠心肌細(xì)胞直接接觸金屬造成細(xì)胞死亡，最后將活體細(xì)胞鋪在黃金骨骼之上，就構(gòu)成了一個會動的人造黃貂魚。

其中，心肌細(xì)胞是依靠基因生物學(xué)的技術(shù)，切掉原始基因鏈中不需要的基因片段，嫁接上需要的，然后重新培養(yǎng)而成。其中科學(xué)家植入的新基因片段是一段趨光性的基因，因此該心肌細(xì)胞除了具備心臟肌肉那樣的伸縮特性，還具有趨光性。這也是為什么該人造黃貂魚不但能夠自己游動，還能趨光的原因。

目前，由于活體的心肌細(xì)胞不具備免疫系統(tǒng)，因此這條人造的黃貂魚還不能在營養(yǎng)液之外的環(huán)境中生存。但是，哈佛的科學(xué)家表示，或許可以將這條小魚作為一個起點，憑借機器人工程學(xué)和基因生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合，未來或許能創(chuàng)造更大的奇跡。

日本科學(xué)家造出一個“活的”機器人，可對外界刺激自發(fā)響應(yīng)

按照傳統(tǒng)的思路，機器人是按照科學(xué)家預(yù)先寫好的一段代碼運行，電機受代碼控制，代碼怎么寫，機器人就怎么動，這被認(rèn)為是機器人和人類的最大區(qū)別之一。不過，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，背靠著大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)，現(xiàn)在更類似于人類的機器人也屢見不鮮，比如AlphaGo就是一個例子?，F(xiàn)在，一群來自日本東京和大阪的科學(xué)家在這個方向上又向前邁了一大步。

7月份日本國立科學(xué)博物館展出了一個新的機器人，它名叫Alter。與博物館其他機器人最大的不同在于，Alter不但擁有一張擬人的臉，也有一顆擬人的心。

如圖所示，Alter目前并非一款擁有完整雙足的人形機器人，它只有上半身，并且除了面部和小臂有仿生材料包裹之外，其他部分都是裸露的機械結(jié)構(gòu)。它最重要也是最與眾不同的地方在于一顆內(nèi)置的CPG（Central Pattern Generator，中樞模式發(fā)生器），CPG基于Izhikevich神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以并行提取分布在Alter身體各處的多種傳感器數(shù)據(jù)，然后針對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，通過體內(nèi)42個氣動裝置，驅(qū)動Alter自發(fā)地做出各種擬人的動作，即所謂“自發(fā)意識”，而不是像傳統(tǒng)機器人那樣按照既定的代碼一步一步運行。

目前，Alter能夠檢測到周邊的物體移動、溫度、濕度和聲波強度等多種不同維度的信息，從而做出不同響應(yīng)。比如，當(dāng)檢測到周圍有多個人向自己靠近時，Alter會自發(fā)地開始顫抖。除此之外，Alter還能根據(jù)手指的動作唱歌（目前為止只是簡單的正弦波變化），能跟普通人輕松交談10分鐘以上。

MIT成功研制人造肌肉纖維，仿生機器人已在地平線

很多年里，研究人員一直在嘗試創(chuàng)造出一種耐用、低成本的人造合成肌肉，但始終沒有成功。至今制造出的樣品要么太昂貴，無法量產(chǎn)（比如碳納米管）；要么太脆弱，能耗又太高，以至于沒有多大實用價值。但就在近日， MIT 的一支研究團(tuán)隊用尼龍纖維制造出了一種十分理想的、能滿足所有實用性要求的人造肌肉。

傳統(tǒng)的方法里，讓尼龍彎曲需要用到滑輪裝置。這增加了系統(tǒng)的重量、復(fù)雜度和成本——它們恰恰是是量產(chǎn)新技術(shù)最需要減少的三個東西。

MIT 團(tuán)隊找到了一種很巧妙的方法繞過這個難題。該團(tuán)隊使用的是普通的尼龍絲。他們先對它壓縮處理，把圓形的橫截面改為矩形。接著，他們只對纖維的一側(cè)進(jìn)行加熱。這樣一來，加熱這一側(cè)比未加熱一側(cè)收縮得更快，強迫尼龍纖維向受熱一側(cè)彎曲。而加熱源可以是任何東西，包括電阻發(fā)熱，化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱和激光發(fā)熱。這些尼龍纖維出乎意料的非常結(jié)實耐用，可以經(jīng)受 10 萬個使用周期，并且可以在一秒內(nèi)收縮 17 次。

材料

有了這種皮膚，機器人能更好地表達(dá)“情緒”

康奈爾大學(xué)的研究人員研究出了一種特殊的“皮膚”，這是一種可發(fā)光的材料，柔軟性極強，可以拉伸至六倍以上并且保持發(fā)光。這種“皮膚”由兩層透明的導(dǎo)電水凝膠構(gòu)成，兩層水凝膠之間是一排電容器，它們在通電時會發(fā)光。

這種靈感來源于章魚，它們能根據(jù)環(huán)境很快速地改變自己的皮膚顏色從而達(dá)到偽裝。研究報告第一作者、康奈爾大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)助理教授Rob Shepherd認(rèn)為這種“皮膚”將有兩種應(yīng)用方向，一種是應(yīng)用在機器人上，打造出能變色和顯示信息的軟體機器人；一種是能變形的顯示器。

有了這種“皮膚”，機器人不僅擁有柔軟的肢體，而且還能有自己的“情緒”表達(dá)，通過不同的顏色，機器人能展示自己的感受，從而與人類更好地溝通。

用這種液態(tài)金屬，可以造出現(xiàn)實版終結(jié)者

澳大利亞墨爾本市RMIT大學(xué)的研究團(tuán)隊從無毒金屬鎵合金提煉了出一種特殊的導(dǎo)電材料，它可以自動變形，該高校的研究人員正嘗試使用這種導(dǎo)電的液態(tài)金屬制造電子元件。

眾所周知，金屬鎵在室溫條件下就會呈現(xiàn)液態(tài)，如果它與銦和錫等金屬混合加入到水中，并改變PH值，這種混合材料就可以神奇的實現(xiàn)自由移動。

該項目的負(fù)責(zé)人庫羅什·卡蘭塔爾-扎德赫（Kourosh Kalantar-zadeh）表示：“利用這些發(fā)現(xiàn)，我們可以制造自主操作的移動物體、開關(guān)或水泵，由周圍流體組合驅(qū)動自我組裝的液態(tài)金屬。”

目前的電子設(shè)備都是基于固態(tài)元件的電路，采用這種材料的電子元件就完全可以顛覆傳統(tǒng)的電子設(shè)備，根據(jù)需要移動和重新配置。

當(dāng)然不僅這些應(yīng)用場景，通過類似的原理，未來還可以將其打造出3D液態(tài)金屬機器人，就像T-1000式液態(tài)“終結(jié)者”一樣。

這種材料可實現(xiàn)自我驅(qū)動，自動組裝機器人軍隊

新發(fā)明的這種材料可以自動組裝，安進(jìn)機器人體內(nèi)，作為獨立的元件運作自如。它由球體組成，進(jìn)入電場后，會自動調(diào)整到合適的形態(tài)。將來，這種材料可以用于打造一支堅韌不拔、頭腦簡單的機器人軍隊。

這項研究是一群來自韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家的成果。這支國際研究隊伍受到蜜蜂和螞蟻蜂擁和集體行為的啟發(fā)，他們在實驗室中用電腦模型復(fù)制了這種行為，完成了初步設(shè)計。這種叫作“Janus Colloids”的能夠?qū)崿F(xiàn)自我驅(qū)動的材料一旦進(jìn)入電場，就隨意地調(diào)節(jié)自己的狀態(tài)。

Janus Colloids有正負(fù)兩個電極。因為對稱破缺，當(dāng)Collids暴露在電場中時，電極便發(fā)生變化，從而引發(fā)不同Collids之間的電磁反應(yīng)。這意味著有些顆粒相斥，有些顆粒相吸，有些顆粒保持中性。所以，這些半球才能夠自然而然地變化形態(tài)，比如鏈條狀、半球狀或是團(tuán)狀。目前，這個材料在電腦模型和Janus Colloids的二維系統(tǒng)中都測試過?？茖W(xué)家們希望能夠做出三維原型來展示這種材料如何運用在實際操作中。

這個團(tuán)隊在暢想，在未來的某一天，這種材料能促進(jìn)藥物在體內(nèi)的傳輸。他們認(rèn)為藥物可以放在球體內(nèi)部，當(dāng)身體需要它們的時候，它們就能自動組裝。這種材料既可以是獨立個體，又可以用于打造自我成型的機器人，甚至用作一支軍隊。

軟體機器人

波蘭團(tuán)隊打造毛毛蟲機器人：驅(qū)動和控制全靠光線

波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院研究團(tuán)隊運用液晶彈性體科技（該技術(shù)最初由佛羅倫薩LENS研究所研發(fā)），打造了一款15毫米長的仿生微型軟體機器人，它能夠模仿毛毛蟲的步態(tài)。值得一提的是，這款機器人能從綠色光線中吸收能量，并由激光射線控制。除了在平面上爬行，它還能爬過小坡、擠過縫隙，還能運輸東西。

液晶彈性體（LCE）是一種智能材料，它能夠在可見光的照射之下改變形狀。在結(jié)合了最新研發(fā)的技術(shù)之后，它能通過預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動性能，將這些柔性物質(zhì)變成任意一種三維形狀。這種由光線驅(qū)動的變形將能使單片LCE結(jié)構(gòu)在無需許多離散致動器的情況下，進(jìn)行復(fù)雜的動作操作。

研究人員希望這種新型材料、制作技術(shù)和設(shè)計策略可以打開微型軟體機器人的新大門，讓更多科學(xué)家創(chuàng)造更多微型和毫米級的機器人，并讓這些機器人擁有更多的技能，比如游泳（表面或水下），甚至飛行。

世界上第一個完全軟體自驅(qū)動機器人，用“氣動”取代“電動”

長期以來，機器人界一直希望造出通體由軟性材料構(gòu)成的機器人，但開發(fā)出柔性的供能和控制元件一直是難點，例如現(xiàn)在很多研究人員紛紛都在開發(fā)柔性電池和電路板。

在8月24日的《自然》科學(xué)雜志上，哈佛維斯生物工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）發(fā)表了名為《全軟體自主機器人的一體化設(shè)計與制造策略》（An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots）的論文。哈佛大學(xué)的研究人員采取了不同以往的方法，他們獨辟蹊徑，制造出了世界上第一個完全軟體的且自我驅(qū)動的機器人，它可以獨立運行4~8分鐘。

這個外形類似小章魚的機器人真正具有里程碑意義的特點是：在沒有電池和電路板的情況下，實現(xiàn)自我驅(qū)動。具體而言，它不是傳統(tǒng)的“電動”的，而是“氣動”的。

“小章魚”依靠體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)供能，這個化學(xué)反應(yīng)里，少量的過氧化氫轉(zhuǎn)變成了大量氣體，這些氣體流入“小章魚”的手臂，給手臂充氣從而引發(fā)運動。

納米機器人

世界首個納米魚機器人，在你的血管里運送藥物

據(jù)美國《新科學(xué)家》9月報道，近日科學(xué)家受魚的游泳動作啟發(fā)，研發(fā)出一款全新的“納米魚機器人”，可以應(yīng)用于在人體內(nèi)輸送藥物。

這個納米魚的體積十分小，比一粒沙子要小100倍。“納米魚”由磁驅(qū)動，內(nèi)含微小的金和鎳組件，中間由銀制的鉸鏈作為連接。它游泳的速度和方向受磁場的方向和力量所決定。

研發(fā)該機器人的是加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員，他們希望自己的發(fā)明能夠應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，比如把鎮(zhèn)痛藥物傳輸?shù)缴眢w需要的特定部分。

盡管其他團(tuán)隊也開發(fā)出類似功能的“納米游泳機器人”，但是他們大部分長得更像是一個小潛水艇，而如何讓納米機器人向前推進(jìn)，傳統(tǒng)的靈感來自于細(xì)菌螺旋狀的尾部。實驗發(fā)現(xiàn)，這個“納米魚”比以往的類似功能的機器人更加有效。

無人機

帝國理工研發(fā)無人機無線供電技術(shù)，續(xù)航有保障

多數(shù)基于機載電池的多軸無人機在單次充電后，續(xù)航時間都難以超過30分鐘，這讓它們執(zhí)行任務(wù)的能力受到了很大的限制。盡管我們可以通過電纜將能源輸送給無人機，但是局限性還是很大——這僅適用于懸浮觀察之類的小范圍應(yīng)用。

為了解決這個問題，日前，來自倫敦帝國理工學(xué)院的科學(xué)家們研發(fā)了一款無需電池和輸送電力的纜線就可以充電的新型無人機——它在飛行的過程中能無線攝取電量。

這項研究基于一架現(xiàn)成的迷你四軸飛行器?？茖W(xué)家們先是移除了無人機上的電池，然后在機身外表纏上了銅線圈。除此之外，研究人員還利用電路板、電源和銅線圈打造了一個獨立的無線電力傳輸平臺。當(dāng)無人機接近這個平臺后，機上的銅線圈就會作為磁場的接收天線，產(chǎn)生交變電流，然后無人機上的修正電子會把整流轉(zhuǎn)換成直流，從而為無人機供電。這項技術(shù)被稱為“電感耦合”（Inductive Coupling），早在Nicola Tesla（塞爾維亞裔美籍科學(xué)家，生于1856年，卒于1943年）時期就被研發(fā)出來了。

另外，除了為飛行中的無人機不斷充電之外，這項技術(shù)還可以用來為機載電池進(jìn)行充電，這樣一來，無人機就不需要著陸充電或是更換電池，也就是說，它們的飛行時間可以延長很久。

無人機避障不再老大難，Vijay Kumar 用彈性減震另辟蹊徑

在賓夕法尼亞大學(xué)的 GRASP Lab 中，由 Yash Mulgaonkar, Luis Guerrero-Bonilla、Anurag Makineni 以及大名鼎鼎的 Vijay Kumar 教授組成的研究團(tuán)隊一直在努力研究，如何讓四軸無人機順利穿過玻璃。由此，他們提出了一個幫小型無人機實現(xiàn)導(dǎo)航和避障的簡易方法：給它們安一個減震結(jié)構(gòu)，讓它們自個兒飛去吧，不會有事兒的。

在無人機的研發(fā)過程中，賓大 GRASP Lab 團(tuán)隊想要尋求生物學(xué)方面的靈感，于是他們的關(guān)注點在于有彈性的小型無人機。最后，這個團(tuán)隊推出了一系列重約25克、長僅10公分的寬版微型無人機。每架無人機都有一個輕量級的、形狀類似綱踄克的自動復(fù)原減震結(jié)構(gòu)。它由熱固化的紗質(zhì)材質(zhì)構(gòu)成，包含了1萬2千股碳纖維。這款微型無人機可以由一個簡單的控制器操縱，它“不需要考慮其他機器人或是障礙所處的位置，也不需要具備碰撞反應(yīng)機制。”它需要做的就是讓微型無人機更加穩(wěn)定，然后將它們導(dǎo)向目標(biāo)位置。它的運行過程非常流程，甚至當(dāng)機器人沒有識別到障礙以及其他微型無人機時也可以正常運行。

運動

NABiRoS 機器人要像螃蟹一樣橫著走，另辟蹊徑挑戰(zhàn)仿人類行走難題

隸屬加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的 Dennis Hong 機器人及機械實驗室( RoMeLa )提出了一項全新的機器人設(shè)計方案——讓機器人采取全新的雙足步行方式。通過擬人設(shè)計與類人化側(cè)身實驗，他們已經(jīng)能夠創(chuàng)造出穩(wěn)定又敏捷的機器人，不僅操作簡單而且價格便宜。

Hong 表示：“與完全模仿人類行走不同，我們提出的是一種簡單的解決方案：我們在這種全新的結(jié)構(gòu)配置中加入了‘機械智能’為機器人的速度、穩(wěn)定性與易用性提供幫助，使得“機器人移動”能夠在現(xiàn)實生活中實用有效。”

RoMeLa 是資深類人機器人研究團(tuán)隊，我們知道的 DARwIn、CHARLI、SAFFiR 與 THOR 都出自他們之手。這些現(xiàn)有成果全部采用傳統(tǒng)人形設(shè)計，盡可能去模仿人類外觀與能力。

新突破，波士頓動力的 Atlas 會走“梅花樁”了

Atlas 最近確實有了較大提升，借助佛羅里達(dá)理工學(xué)院人類和機器人認(rèn)知（IHMC）研究人員開發(fā)的算法，雖然有些踉踉蹌蹌，但它能做出許多此前根本不敢想象的動作了。

現(xiàn)在，當(dāng) Atlas 遇到一個不均勻的立足點，它會像你我一樣先將腳伸過去探一下虛實，確定立足點足夠安全后它才會信心百倍的將全身的重量轉(zhuǎn)移過去。如果下一步依然忐忑，Atlas 依然會重復(fù)之前的試探動作。整個過程中，為了保持平衡研發(fā)人員將 Atlas 快速和動態(tài)的步伐與角動量結(jié)合了起來。

每秒跳躍2.2米，世界最敏捷的跳躍機器人誕生

在剛剛發(fā)布的全新版《機器人科學(xué)》期刊中，Haldane 與 M. M. Plecnik、J. K. Yim 、R. S. Fearing 聯(lián)合展示了一款只有 100 g 重但彈跳驚人的機器人設(shè)計——他們利用夜猴的彈跳秘密成功研發(fā)出前所未有的敏捷的機器人。

彈跳的有效運動絕不僅僅在于你能夠跳的多遠(yuǎn)——更關(guān)鍵的也在于你能達(dá)到的彈跳頻率。研究者們提到的“敏捷度”是指機器人在不斷跳躍過程中能達(dá)到的跳躍高度，更專業(yè)的說法是“跳躍系統(tǒng)在不斷重復(fù)跳躍時能達(dá)到的最大平均垂直速度”。如果是夜猴，0.78 秒的時間內(nèi)能跳到 1.7 米的高度，那么敏捷度就是 2.2 m/s。