盤點20項機器人行業(yè)前沿技術(shù)

　　美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEEE）從專業(yè)角度，介紹 最近在瑞典斯德哥爾摩召開的“國際機器人與自動化大會”（ICRA）中的20種機器人技術(shù)，設(shè)計重點在于以創(chuàng)新方案解決目前機器人應(yīng)用中的一些難題，主要集中在控制、傳感、驅(qū)動、操作、抓握、義肢、人形機平衡、外骨骼、飛行取物、人工智能、虛擬現(xiàn)實、組織微型機器人團隊等方面。

　　1.以視覺觸須傳感來校準(zhǔn)制圖——仿生觸須機器人

　　對于那些要在現(xiàn)實世界中長時間工作的觸覺機器人系統(tǒng)來說，能自動糾錯校準(zhǔn)是其保持長期穩(wěn)定的前提，Bellabot就是這類機器人。它像個由許多“眼球”組成的大“復(fù)眼”，每個“眼球”伸出一根仿生觸須，由電動人造肌肉驅(qū)動，通過攝像機提供視覺錯誤反饋，還有一個標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)機器人操作臺。

　　研究人員給它安裝了模擬小腦功能的適應(yīng)性過濾模型，通過視覺觸須傳感圖來校準(zhǔn)操作誤差，提高操縱機器人定向運動的精確度。操作容錯度或傳感陣列損害都可能造成圖像缺陷，Bellabot能通過學(xué)習(xí)算法不斷調(diào)整傳感圖中的缺陷。

　　2.筋線驅(qū)動結(jié)構(gòu)靈活——彈性仿人類脊椎

　　人類脊椎由韌帶、椎間盤和肌肉來保持穩(wěn)定性，強度高且轉(zhuǎn)動靈活，模仿這樣的性能有利于機器人在未知環(huán)境中保持機械穩(wěn)定性。為此，研究人員提出一種基于有機硅和筋線來驅(qū)動的連續(xù)機制。

　　這種機制可用作機器人的頸部或軀干，更多集中在頸部。為了驗證各項功能，研究人員設(shè)計了一個多自由度樣機，通過彈性筋線模擬人類頸部運動，有助于將來設(shè)計機器人頸椎，還可作為一種測試平臺，開發(fā)類似機械的控制方案。

　　3.共同承擔(dān)重負荷——微型機器人團隊

　　這是個由許多小機器人組成的團隊。研究人員提出了一種簡單的統(tǒng)計模型，能預(yù)測團隊的總體最大拉力，估算每個小機器昆蟲與地面互動的功能總和，比如在地面跑或走。

　　通過實驗檢測了三個團隊，一種是以剛毛推進的小爬蟲，一種是會慢走和快跑的6腳小昆蟲，還有一種通過兩個輪子運動的17克重微型多足機器人μTug，它們能共同承擔(dān)重負荷。比如每個μTug能在自身限制內(nèi)運作，6個一組產(chǎn)生的拉力就能超過200牛頓。

　　4.筋線驅(qū)動抓握多種物體——可穿戴聚合物手套

　　這是一種由聚合物材料制造、筋線驅(qū)動的可穿戴機器手套，目前可套在拇指、食指、中指和手腕上，也叫做外手套體（Exo-GlovePoly）。在設(shè)計和制造上，這種外手套體還能根據(jù)不同人手的大小做調(diào)整，保護使用者不受傷，而且透氣性好，能嵌入特氟龍管來裝置線路。

　　它有兩個馬達，一個在拇指，另一個在食指或中指。研究人員讓一個健康志愿者做抓握實驗，測試手套的機械性能，通過連接型壓力傳感器和驅(qū)動機制，能抓握不同形狀和大小的物體。

　　5.能與環(huán)境互動保持平衡——有腿機器人TORO

　　有腿的仿人機器人要能執(zhí)行多種任務(wù)。它們要能與環(huán)境互動，遇到外部障礙時能扭轉(zhuǎn)身體，同時還要保持穩(wěn)定協(xié)調(diào)的平衡。

　　為此，研究人員提出一種新的控制方法，把多級別控制和平衡結(jié)合。他們在仿人機器人TORO身上模擬了這種方法。為了達到恰當(dāng)平衡，先把所有的任務(wù)力/力矩分配到終端受動器，然后按照任務(wù)級別映射到連接空間。

　　6.多模式飛行取物——帶自動吸盤的飛行器

　　研究人員給這款飛行機器人安裝了他們的專利技術(shù)——自動緊密吸盤，同時考慮了負載真空泵等因素，解決了多模式飛行取物的難題。利用吸附原理和局部接觸拉力，以被動驅(qū)動的方式抓取不同形狀的物體。這種自動吸附“抓手”還能用一個或多個吸盤，讓飛行器在抓取攜帶物體方面變得“多才多藝”，比如先抓住一個不放，然后再抓第二個。

　　研究人員指出，飛行器一般對重量限制非常敏感，他們用了微泵真空發(fā)生器，但這給系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)。為了克服這些難題，他們測試了吸盤設(shè)計有無任何漏縫、驅(qū)動力、最大抓握力，還測試了每個“抓手”零件的性能、飛行器把力道傳遞給吸盤的能力、系統(tǒng)吸附傾斜表面的能力，最后測試了飛行器用多個吸盤抓取多個物體的能力。

　　7.能自行移動的“松樹”——TransHumUs移動機器平臺

　　TransHumUs出現(xiàn)在最近舉行的第56屆威尼斯雙年展上，是游蕩在法國館和綠堡公園的三棵會動的松樹，原意是將樹木從其固定的根部釋放，展現(xiàn)自由生命的力量。

　　TransHumUs證明了先進的移動機器人技術(shù)還能對當(dāng)代藝術(shù)發(fā)展做出貢獻。在此次機器人大會上，研究人員從技術(shù)角度揭示了如何讓松樹自由移動。其難點在于設(shè)計初始的機器平臺，讓樹木能根據(jù)自身的新陳代謝移動。