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盘点2018年十大机器人新品及应用技术

无论你喜不喜欢,机器人大军正渗透至我们的日常生活中,并可能成为未来的生活必需品。在2018年即将迈入尾声的倒数前夕,一起回顾过去一年来推出的新机器人及其不可错过的技术,并预测来年的机器人新趋势……

2018年是机器人技术和机器人开发大丰收的一年──无论是家庭、工业、医疗、生物和玩具等产业都在各自领域取得了显著的进展,带来更新的机器以及先进的人工智能(AI)。

然而,今年也发生了几起令人遗憾的坏消息,事实上,像生产Baxter机器人的Rethink Robotics因为销售状况不佳而倒闭了。同样地,社交机器人Jibo的情况也是如此,Jibo公司几乎整个消失了,还有一家Mayfield Robotics的家庭助理Kuri一样无疾而终。

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(来源:Franck V via Unsplash)

如同任何技术一样,当新的硬件进入市场时,旧技术可能会被淘汰或者加以更新成为最新版本,2018年在机器人领域可以看到一些新的进展,并正以各种方式改变着我们的生活。从家庭助理到协助改善环境,机器人将继续发展,承担我们分配给他们的任何任务。在今年的最后一周,我们将以图集回顾过去一年来推出的新机器人及其不可错过的技术,并预测来年的新机器人发展趋势。

1. Atlas机器人大秀“跑酷”新招

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(来源:Boston Dynamics)

波士顿动力(Boston Dynamics)的Atlas人形机器人(基于PETMAN)自2013年亮相以来已经走过了漫长的道路。这款机器人刚刚推出时,由美国国防部先进计划署(DARPA)进行监督。DARPA项目经理Gill Pratt还把Atlas与一名1岁幼童相比较,他说:“一个1岁的孩子几乎不会走路,1岁的孩子经常会摔倒。但当你看到这个机器人并与科幻小说相比较时,你就会知道这正是我们现在的进展。”

光达(Lidar)则有助于避开障碍物并导航地形。它现在能跑步、跳过障碍物,甚至还会后空翻。

2.MINERVA-II探测机器人捕捉Ryugu小行星动态

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(来源:JAXA)

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)几个月前登上了报纸头条,当时其MINERVA-II漫游探测器从无人驾驶的隼鸟2号(Hayabusa2)宇宙飞船投放,成功着陆小行星“龙宫」(Ryugu)。一抵达小行星表面,2台机器人漫游车(Rover-1A和1B)即脱离载具并成功拍摄到小行星的影像和视讯,象征全世界第一个在小行星表面移动的机器人观测。

漫游车在小行星的低重力场中跳跃,使用载具内部一对旋转质量产生的扭矩。每部漫游车配备立体摄影机、广角摄影机和温度计,而太阳能电池和双层电容器则提供动力。

3. Sony限量版电子狗Aibo

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(来源:Sony)

Sony在1999年推出第一代Aibo机器人宠物狗,如今已经发展到第四代了,最新的是ERS-1000。相较于之前的版本,最新版本配备了超紧密的单轴和双轴致动器,为机器宠物提供了更自然的动作——包括摇摇尾巴和耳朵、嘴巴和爪子动作等等。

Aibo配备了一对相机——有鱼眼和SLAM(同步定位和制图),用于导航和辨识障碍物。相机以及传感器套件(ToF、测距、压力、电容等)让机器狗能够辨识别人脸。深度学习算法帮助机器人辨别赞美、微笑等表情以及对抚摸的反应能力。Aibo刚刚在美国以2,899美元的价格上市,这对于那些不想花太多时间照顾宠物的人来说是个很棒的圣诞礼物。

4. 可因应环境调整的模块化变形机器人


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(来源:Cornell University via YouTube)

美国康奈尔大学(Cornell University)的工程师开发了可自动变形的模块化机器人,能够自行适应周围环境,并根据所需任务重新配置自己。在必要时,机器人还能够拆卸和更换损坏的组件。这款机器人配备带有磁铁的轮式和立方形模块,使其得以彼此连接和分离以便于自行重新配置。

每个模块都配备了Wi-Fi,使其得以彼此通讯,并使用集中式系统处理来自机器人的数据。这些模块连接到配备摄影机和机载计算机的传感器平台,用于分析机器人的周围环境,为机器人提供环境概况,使其得以自行重新配置以因应指定的任务。

5. 机器人皮肤将物体变成机器人

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(来源:Yale via YouTube)

耶鲁大学(Yale University)的研究人员设计了一种机器人皮肤(OmniSkins),能够使用带有嵌入式传感器和致动器的弹性片,将无生命的物体转变为机器人。例如,当放置在可变形物体(填充玩具、绒毛公仔)时,这种机器人皮肤可以根据物体的属性为物体设置动画并执行各种任务(运动、抓取和移动物体等)。

还可以使用一个以上的机器人皮肤,完成更复杂的动作和运动,包括同时压缩和弯曲,让泡绵管可以像毛毛虫一样移动,或甚至是设计一件可以纠正不良姿势的衬衫。

6. Bolt机器人教大小朋友学习STEM

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(来源:Sphero)

今年,Sphero赶搭‘STEM’ (科学、技术、工程与数学)学习的潮流,推出了Bolt可编程滚动机器人,搭载8 X 8矩阵显示器,以及可用于追踪速度、方向与加速的先进编程感器。使用者可利用Sphero EDU平台为各种游戏编程Bolt、为矩阵显示器客制文本,甚至使用机器人的整合IR传感器与其他Bolt机器人互动。

7. 狮子鱼的克星——水下自主机器人拯救生态系统

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(来源:Worcester Polytechnic Institute)

伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute;WPI)的学生正着手开发一种自主的海底猎人/杀手(Hunter/Killer)机器人,可以主动搜寻并猎杀困扰着加勒比海的狮子鱼入侵——这种狮子鱼甚至已经威胁到珊瑚和海洋生态系统。

这种水下机器人装备有八个浮力矛的桶形转盘(类似于左轮手枪)。机载摄影机系统主动在预先确定的操作区域中搜索狮子鱼,一旦发现狮子鱼就会向其发射矛,然后浮出水面进行采集。

这种机器人还利用了AI、计算机视觉和机器学习系统,以区分“敌人”和“朋友”,这是经过为机器人输入上千张狮子鱼影像训练,才达到确辨识的能力。学生们并展示在AI平台输入成千上万张不能成为瞄准目标的图片,主要是潜水员以及其他水生动物。至今,机器人的准确率超过95%,然而,开发学生希望在不久的将来更进一步改善。

8. RSTAR机器人“连滚带爬”避开障碍物

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(来源:Ben-Gurion University of the Negev via YouTube)

以色列本˙古瑞安大学(Ben Gurion University)的研究人员开发出一种新型机器人,可以滚动、爬行和攀爬以避开障碍物,也可以在狭窄的空间行动,适合进行搜寻和救援行动等任务。被称为‘RSTAR’(Rising Sprawl-Tuned Autonomous Robot)的这种机器人两臂各配备一排圆形轮子。当在平坦的表面上行动时,它会启动圆形的轮子,而在遇到不平的地形时,则会翻转并使用两边的辐条,让机器人爬行或攀爬。

如果机器人遇到难以通过的地形时,还可以伸出手臂,让身体向前移动,然后再将手臂移回原位。更重要的是,它能够使用辐轮在水管和墙壁上行进,深入一般机器人无法触及的区域。

9. 下一代微型机器人水上水下行走自如

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(来源:Harvard)

2018年开始出现了微型机器人,而哈佛大学(Harvard University)最新研发的快哈佛步行微型机器人(Harvard Ambulatory Microbot;HAMR)可能是其中最特别的,因为它能够在陆地、水面和水下行走,开启了新的探索领域。新一代HAMR在2013年设计,使用了23个以雷射切割特定样式的微观材料层,例如切割成腿的形状。机器人的每条腿(共4条)配备一对微型致动器,为其提供了巨大的机动性。

最新版HAMR机器人的每条腿支持配有襟翼的脚垫,提供表面张力,使其能够在水上行走。而当行走于水面下时,则会经历电润湿过程,以减少脚垫的接触角,让机器人得以下沉。而当回到陆地行走时,它需要一个爬升的坡道,这是研究人员希望在未来版本改进的部份。

10. HRP-5P施工机器人缓解日本工人短缺?

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(来源:AIST)

日本产业技术综合研究所(Institute of Advanced Industrial Science and Technology;AIST)的工程师正在开发HRP-5P机器人,期望协助因应日本当地建筑工人短缺的现状。机器人并不是什么事都能做的“万事通”,但是可以处理一部份任务,例如准确地悬挂干墙或胶合板。

这款机器人结合使用一系列的物体和环境检测,以及全身运动以执行任务。 AIST希望将机器人用于工地中较繁重的任务,让人类工作人员专注在轻型、低危险的工作上。

这些机器人只是今年新推出的机器人技术和机器人开发计划中的一部份,其他还有许多机器人已经开发完成并应用于各种不同的产业中。机器人技术正不断地融入我们的生活,例如家事服务和女佣机器人已经存在多年,远程机器人手术也在迅速成为医院的常态,此外,机器人自动化也正以前所未有的速度推动制造业的发展。

我们可以预期这些机器人技术趋势将会持续下去,甚至将随新技术出现而加速发展。无论你喜不喜欢,机器人将继续在我们的生活中发挥不可或缺的作用,并且可能成为未来的生活必需品,就像因特网和智能装置一样。

编译:Susan Hong

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Cabe Atwell
机械工程师/EE Times资深博主。Cabe Atwell是一名居住在芝加哥地区的电气工程师。
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