大开脑洞!来看看你想不到的奇葩机器人

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发布时间:2018-10-05 09:45

(本文由腾讯新闻、机器人大讲堂共同出品,作者系机器人大讲堂徐佳丽 吴雨锋,腾讯新闻独家首发,未经授权,不得转载)

在科技大爆炸的当下,机器人已经成为时代的焦点之一。但是在绝大多数人的眼中机器人一直都是一副机械呆滞的样子,今天小编盘点了一系列的奇葩机器人希望能给大家带来不一样的体验~~

轮式、履带VS腿足机器人

腿足机器人简单的来说就是通过类似于有腿动物的腿部结构来驱动的机器人。主要分为单足、双足和多足,其中,双足机器人的研究是最多的。

相比较于传统的轮式和履带式机器人,腿足机器人由于高昂成本、技术的不完善、资本的观望以及市场的缓慢增长,一直难以实现商业化。

然而,有一家公司打破了这种魔咒,那就是Cassie的研发公司Agility Robotics。Cassie这个家伙真是不愧于腿式机器人的称号——完全就只是两条腿。

Cassie的研发团队有着十年的科研背景,他们致力于了解动物形态学和运动行为的基本原理,以设计出节能双足系统。借助强大的科技基础,Cassie走起路来特别轻盈,就像是一只在公园里闲庭信步的鸵鸟。

但是仅仅是两条腿那怎么能够?我们当然需要一个至少长得像人的腿式机器人,要是能上天就更好了!科学就是这样,将人们的奇思妙想变为现实。

不久前,迪士尼对外公布了一个有关其最新研究成果的视频,一个在空中能完成各种后空翻动作的人形腿足机器人。

咋一看,小编还以为是钢铁侠飞出屏幕了!

不过迪士尼团队并没有研发一款钢铁侠的远大抱负,只是单纯的希望让这款机器人充当特技演员的职务,代替人类完成一些危险的空中飞人动作。所以除了以帅气的站姿飞行,直体旋转神马的专业体操动作对这款机器人来说也是相当的简单!

小编看着这长得像人,还能上天的腿足机器人不禁啧舌。不过要是能够有人的生理结构,这样的机器人岂不妙哉。

东京大学的研究人员就研发出了一款名为Kenshiro的新型人类肌肉骨骼机器人。

Kenshiro模仿的是日本12岁男性的形象,身高158cm,体重50kg。Kenshiro的身体几乎反映了人类的所有主要肌肉——腿部50块,躯干76块,肩部12块,颈部22块总计160块仿生肌肉。这些都使得Kenshiro拥有了更加灵活逼真的运动姿态。

这些都还不是Kenshiro最为称奇的地方。Kenshiro不仅模仿了人类的体型结构,连人类以出汗来散热的本领都学会了!资料显示,Kenshiro 机器人全身上下配备了惊人的108具马达,加上各部位密集的零件、线路及电路板,实在是缺乏空间加装传统的风扇和散热器。于是,研究团队就开始钻研利用机器人的金属骨架来散热,使得机器人框架成为运输、传到冷却剂的通道。

但是,直接让水在骨架里循环达到的散热效果还是不够的。所以,研究人员想到了模仿人体的排汗机制,让水从骨架里自然渗出,通过水的蒸发来带走热量。所以他们将传统的金属骨架制成了由铝粉搭配雷射烧结法打造成的特殊结构,骨架是具有极其精细繁复、布满微小排水孔道的3D 金属结构。这样的结构使得散热效率比空气冷却法高3倍,还节省了大量电力。

有“百变身姿”的软体机器人

看完了这些强健的腿足机器人,你有没有想过能够有一双柔软的手能够抚慰自己被惊吓的小心脏~

近期哈佛大学的研究人员就研发了这样一款柔软抓手——rotary actuated dodecahe-dron(RAD)。

RAD主要被设计用来捕捉、挖掘海底凝胶状的水生物种,这些物种具有极其脆弱的生理结构。所以需要RAD这样的软体机器人来捕捉。

为了实现这个功能,RAD借鉴了折纸,张开时像具有5片花瓣的花朵,5片花瓣完全相同,是通过3D打印的聚合物,材料质地柔软耐用。花瓣们被连接到一系列的旋转接头上,这些旋转这头连载一起形成支架,这样在闭合时又具有一个中空的十二面体结构,能够在观察到猎物的同时迅速关合并且给活体猎物留下足够的空间!

目前,这款机器人抓手被安装在了一款水下机器人机体上,并成功潜入700米海底进行了远程测试。在这项测试中它成功捕获并释放了鱿鱼、章鱼和水母等标本。

未来,RAD还可以配备内置摄像头,触摸传感器甚至DNA测序技术。因此,除了捕捉海洋生物之外,RAD未来还有更广阔的研究应用场景。

下面这个软体机器人外表并不华丽,你能猜出它是用来做什么的吗?

这是被一些媒体誉为柔性金箍棒的美国哈佛大学BioDesign实验室研发的软体机器人。它可以分布在手部运动能力全部或部分丧失的患者的手套里。

也适用于心衰竭和先天性心脏病患者,让他们终身手术后不用服药。能够做到这些,其关键因素在于,这款机器人能够被信号驾驭,不是简单的伸缩,而是在信号的控制下,完成若干种变化。

体积优势巨大的微型机器人

除了这些巨大的机器人,我们也经常在电影中看到过很多微型机器人,微型机器人在一些有限的空间里能够发挥出体积上巨大的优势。当然,体积上的缩小也意味着技术实现的困难。

一年前,麻省理工大学的研究者们推出了一款新的微型磁力机器人——Primer,Primer看起来就像是一个“外套”。普通的微型机器人只要穿上“外套”就能借助外套改变自身的形状,功能就像开了挂,无论移动翻滚还是游泳滑翔,都不在话下。

Primer实际上是一种机器人外骨骼,它的大致工作流程是:Primer立方体机器人先移动到平铺的外骨骼材料上,之后研究人员开始给平板材料施加热量。当外骨骼加热收缩时,外层狭缝较窄的边缘会靠在一起,片材也会朝相反的方向开始弯曲,最后以Primer为中心折叠成特定的形状。

被外骨骼包裹成车轮状的机器人,滚动速度是平时的两倍:

帆船状机器人可以漂浮在水面上并承载近两倍的重量:

而滑翔机形状的外骨骼甚至允许机器人从高处坠落时翱翔。

Primer机器人尺寸仅有几厘米,由外部磁场远程控制。一旦完成了特定任务,这个小型磁力机器人可以通过将自己浸入水中来摆脱外部的覆盖物。也就是说,机器人身上的外骨骼材料可以在水中溶解。

不过在我看来,几厘米的机器人还不够那么微型,前不久英国著名期刊《Nature》上便发布了一款由德国马普智能系统研究所研制的毫米级磁控软体机器人。

从外表看,这是一段长3.7毫米、宽1.5毫米、厚185微米的长方体机器人。现在还看不出了这个机器人的奇特之处,一旦通过磁场的控制,机器人便可以像软体动物一样完成各种指定动作。比如在水下或水面游泳、卷成圆圈滚动、跳过障碍物、在细管中爬行,灵活切换各种运动形式等等。

这款机器人的主体材料为硅胶,内嵌具有磁性的汝铁硼微颗粒,颗粒的平均直径为5微米。机器人表面是防水的,也可以被处理成生物相容材料。机器人事先被设定成单波长谐波磁剖面,可以在随时间变化的磁场控制下改变自身的形态,并能根据地形的不同产生不同的运动模式。

这样灵活的机器人,其制作过程却很简单,大致流程是:把适量硅胶和汝铁硼微颗粒倒到容器中,用搅拌棒将其搅拌均匀,待其成为黏性膏状物时,均匀的涂抹在有标定厚度的玻璃板上。待膏状物晾干后,用类似于激光的工具,准确的切割出想要的尺寸。

然后用镊子取下即可

可见这款机器人的技术关键貌似并不是如何制作一个物理意义上的机器人,而在于如何精准的控制这只机器人。

互通合作的集群机器人

集群智能(Swarm Intelligence),是指在某群体中,若存在众多无智能的个体,它们通过相互之间的简单合作所表现出来的智能行为,集群机器人便是集群智能一类。

第一个要介绍的具有集群机器人特质的便是由哈佛大学研制的机器人Robobee。Robobee是一个只有硬币大小的轻型无人机。

为了满足机器人超轻的特质,它们没有办法将重量相对较大的电池背在身上,而只能由细细的外接电源线提供电力。这样虽然暂时满足了Robobee对电力的需求,但也决定了它没办法真正实现自由可控飞行。只能在实验室小范围的溜达。

有意思的是去掉电源线的任务哈佛没有完成,却被其研发团队的首批科研人员Sawyer Fuller变相完成了。Sawyer Fuller将相关的部分技术带到了华盛顿大学,并与华盛顿大学的其他科研人员共同开发了另一款机器人RoboFly。RoboFly成功将两根细细的电源线去掉,成为全球最小的无线飞行机器人。

据介绍,小小的RoboFly只比牙签重一丢丢,它是靠激光束驱动的。当激光束照射到安装在机器人顶部的光伏电池上时,机器人便能将光能转化成电能。此时的电能电压为7V,他们还需要一个电路板将7V的电压提升到240V,以驱动机器人的两翼。因为目前团队只使用固定的激光束,所以RoboFly只能完成一小段距离的飞行。

借助这样的体型,在未来有望通过大规模部署实现机器人集群

很多人接触到机器人集群的概念想必是在动画电影《超能陆战队》中的微型机器人,这些机器人可以相互协作变换为各种形态,实现各种功能。

有没有想过类似的机器人有一天能够在现实生活中实现???

美国斯坦福大学图形实验室(Shape Lab at Stanford University )和法国国家信息与自动化研究所的 Aviz 团队(Aviz team at Inria )就共同研发出了一款类似的名为Zooids的微型机器人

Zooids 由多个单独的圆柱形机器人组成,每个个体的直径仅 2.6cm,高 2.1cm,重量仅有 12g。麻雀虽小,五脏俱全,Zooids 内置了触摸传感器、陀螺仪、无线电基站模块等多个接收、传感器设备 ,底部则是能够驱动的小轮子。

一群Zooids就构成了一组集群机器人,共同协作完成一个任务。Zooids 的工作原理是:位于活动区域上方的光学投影仪向下投射出 3000Hz 的编码序列,Zooids 通过头顶的接收器接收到这些信号后并对其进行编码,接着边追踪指令信息边执行任务。这些编码指令由用户通过电脑或手机 APP 发出。

虽然目前Zooids还不能实现三维立体协作,但是我相信在不远的未来一定可以实现。

让你感官“颤抖”的服务机器人

深夜码字到这,小编真的好想有一个服务机器人能够给我来一首振奋人心的激情音乐。不过这种待遇可能只有土豪才能享受吧。

去年某场晚会上某马爸爸就邀请了一个全部由机器人组成的乐队——德国的“钢铁重金属天团”Compressorhead,由3个身高约1.5米的机器人组成。

这可能是最为重金属的重金属乐队。乐队成员分别是:四只手臂的鼓手Stickboy,78根手指的吉他手Fingers,脚踩履带的硬汉贝斯手Bones。

这样强悍的组合,他们的成名曲《Blitzkrieg Bop》自然圈粉无数,被粉丝成为“真正的摇滚”。

当然火爆的不只Compressorhead,新西兰的音乐家Nigel Stanford,和三个机器人(准确地说是机械臂)也组成了一支乐队,其演艺风格更为火爆。

除了“简单的”钢琴、贝斯、打鼓、DJ,在发布的MV中,乐队“成员”直接用激光切开钢板,在绽放出的火花映衬下,另外两名"成员"通过极其强烈的力量将乐器拆解,释放出内心原始的摇滚力量,场面一度失控。

这才是真正的摇滚啊~~

这一波下来,小编精神振奋,只想来一颗糖压压惊。还是漂亮的小姐姐啊~~

这脑洞,不用说就是日本人想出来的。

果然这是日本糖果厂商搞出来的一个带有机械臂的“4D”眼镜,就是普通的3D眼镜加上一个粗糙的机械臂,最大的卖点是,能让你身临其境的体验,貌美小姐姐喂你吃糖的感觉,效果大概是这样的

这颗糖还不赶紧接住

最后一点点

看了这么多奇葩的机器人,不知道大家对机器人的“刻板印象”是否有所改观。实际上机器人的形态和应用是十分广泛的,虽然机器人技术有自己高深的一面,但是机器人技术毕竟要为人服务。所以我们应当更多地去关注与自己生活愈发息息相关的机器人领域,不然你是没有糖吃的~~

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