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2008年機器人大盤點:狗一樣的取物者
发表于 2009-01-16 05:10 【科學時報】2008年,機器人研究取得很大進展:生物醫學用機器人可以幫助醫生完成非常複雜的外科手術,並減少醫療器械的使用量;帶翼機器人可以通過“克隆”的方式組成小分隊,執行軍事任務;能夠在血液中旅行並治療癌症的機器人也正在誕生過程中……近日,美國《技術評論》雜志總結並展示了2008年機器人研究領域的一些亮點。
来源:科學時報
靈活取物者
截至目前,在科學家的努力下,機器人的抓取功能已經相當成熟。不久的將來,也許只消稍加示意,機器人就可以將主人所要的物品拿過來。
2008年3月,美國佐治亞理工大學的研究人員設計出一個名叫El-E的機器人。這個機器人在一個綠色激光筆的引導下,可以抓取實驗人員想要它們拿到的東西。機器人El-E外形與人並無相似之處,不過,它擁有像人眼一樣分布規則的兩個攝像頭,有大約5英尺7英寸的身高。
在El-E執行任務時,使用者會先將激光筆指向一個物體數秒,再按下按鈕發出指令,機器人便會發出“嗶嗶”聲作為回應,接著將目標鎖定在該物體上。接近目標物體後,El-E會伸出一只機械手抓住物體。而當使用者將激光筆指向腳下後,機器人便開始返回他的身邊。El-E在將物體交給主人時,會通過掃描搜尋的方式找到主人。
在更進一步研究時,科學家們還模仿狗幫助人類的方式給El-E添加了新的功能,使它可以給人開門、開燈和幫助殘障人士。
除El-E外,2008年科學家們研制出的第二個有名的取物機器人是UMan。它是由美國馬薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的研究人員設計制造的。UMan的突出之處是它可以試著抓取其程序並未涉及的新東西。就像一個人可以嘗試了解一個陌生的物體一樣,UMan也能夠通過拿著剪刀、木制玩具玩耍來學會如何使用它們。
體內探險家
自以色列科學家率先推出膠囊攝像頭以來,過去幾年,醫生們開始使用這一技術拍攝患者身體內部的情況。現在科學家們又有了更進一步的想法,他們希望能夠找到好的辦法來控制這類攝像頭,以便它能夠在醫生感興趣的地方多逗留一會兒。
德國弗朗霍夫生物醫學工程研究所的研究人員發明了一種磁性裝置,它可以在人體外控制膠囊攝像頭的運動軌跡。與此同時,美國卡內基梅隆大學的科研工作者也發明了一種膠囊機器人,它能夠停留在人體嬌嫩的組織內部而不給它帶來傷害。
另外,科學家還嘗試賦予這些微型機器人截取樣本或者直接治療某些組織疾病的能力。研究人員將一個“藥丸機器人”分成幾個部分讓患者吞下,之後它們可以在人的胃裏以自組織的方式裝配成一個功能更強大、長蛇狀的系統。這個蛇形機器人可以檢查人的腸胃情況。由意大利、法國、瑞士和西班牙等國的研究人員組成的一個名叫ARES的聯合團隊正在做這樣的工作。他們在努力開發出一種更長的、可以自動裝配的機器人,以便探察和治療消化器官的問題。現在,該團隊正在著手找到可以連接和固定這些機器人零件的最好方法。
手術助手
機器人可以使複雜的手術變得更容易,並減少手術器械的使用數量,同時加快患者的複原速度。借助於機械臂和微型醫療裝置,一名外科醫生還有可能完成一臺漂亮的遠程外科手術。2008年,美國多家醫院利用3D成像裝置、機械臂和微型醫療器械完成了大量癌症和膝蓋替換手術。
在做心髒手術時,醫生通常需要打開患者的肋骨以能夠觸及心髒的內部。然而,從理論上來說,蛇形機器人從一個小的切口就可以進入人體並完成心髒手術。此外,借助一種特殊的機器人系統,醫生可以在患者心髒跳動的時候完成手術,以避免手術對其大腦造成潛在的傷害,並縮短患者康複的時間。
將來,科學家們還希望能夠發明一種體積足夠小的機器人,以便使它們能夠在人體血液裏長時間旅行,並最終到達腫瘤所在地。雖然這一工作尚處在早期階段,但加拿大蒙特利爾工學院的研究人員已經設計出了一種初級的納米機器人,並利用核磁共振成像技術對之加以引導。
會飛的“士兵”
如何在軍事活動中使用機器人一直是軍方感興趣的話題之一。他們希望科學家能夠制作出精良的機器人,以完成某些特殊的偵察任務,幫助士兵在一些區域中戰鬥,並執行一些危險的任務。
最近,美國斯坦福大學的科學家研究出了一種方法,可以幫助無人機通過觀察其他直升飛機的行動而擁有靈活的飛行能力。這一學習系統還可以應用到其他類型的機器人身上。美國麻省理工學院的研究人員則希望利用機器人飛機提高天氣預報的准確度。
此外,2008年,科學家還在尋求讓機器人與自然界生物相媲美的新方法。例如,研究人員在努力使機器人具有蜻蜓的能力,可以逗留或盤旋在半空中,這對攝像機或無人駕駛偵察機來說非常有用。
隨著電子元器件價格越來越低廉,尺寸越來越微型化,研究人員希望可以提高機器人在真實世界中的適應度,使它們更容易被使用和管理。未來,更多機器人會離開工廠,進入家庭、醫院和其他各種各樣的場所,到所有需要它們的地方去。
截至目前,在科學家的努力下,機器人的抓取功能已經相當成熟。不久的將來,也許只消稍加示意,機器人就可以將主人所要的物品拿過來。
2008年3月,美國佐治亞理工大學的研究人員設計出一個名叫El-E的機器人。這個機器人在一個綠色激光筆的引導下,可以抓取實驗人員想要它們拿到的東西。機器人El-E外形與人並無相似之處,不過,它擁有像人眼一樣分布規則的兩個攝像頭,有大約5英尺7英寸的身高。
在El-E執行任務時,使用者會先將激光筆指向一個物體數秒,再按下按鈕發出指令,機器人便會發出“嗶嗶”聲作為回應,接著將目標鎖定在該物體上。接近目標物體後,El-E會伸出一只機械手抓住物體。而當使用者將激光筆指向腳下後,機器人便開始返回他的身邊。El-E在將物體交給主人時,會通過掃描搜尋的方式找到主人。
在更進一步研究時,科學家們還模仿狗幫助人類的方式給El-E添加了新的功能,使它可以給人開門、開燈和幫助殘障人士。
除El-E外,2008年科學家們研制出的第二個有名的取物機器人是UMan。它是由美國馬薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的研究人員設計制造的。UMan的突出之處是它可以試著抓取其程序並未涉及的新東西。就像一個人可以嘗試了解一個陌生的物體一樣,UMan也能夠通過拿著剪刀、木制玩具玩耍來學會如何使用它們。
體內探險家
自以色列科學家率先推出膠囊攝像頭以來,過去幾年,醫生們開始使用這一技術拍攝患者身體內部的情況。現在科學家們又有了更進一步的想法,他們希望能夠找到好的辦法來控制這類攝像頭,以便它能夠在醫生感興趣的地方多逗留一會兒。
德國弗朗霍夫生物醫學工程研究所的研究人員發明了一種磁性裝置,它可以在人體外控制膠囊攝像頭的運動軌跡。與此同時,美國卡內基梅隆大學的科研工作者也發明了一種膠囊機器人,它能夠停留在人體嬌嫩的組織內部而不給它帶來傷害。
另外,科學家還嘗試賦予這些微型機器人截取樣本或者直接治療某些組織疾病的能力。研究人員將一個“藥丸機器人”分成幾個部分讓患者吞下,之後它們可以在人的胃裏以自組織的方式裝配成一個功能更強大、長蛇狀的系統。這個蛇形機器人可以檢查人的腸胃情況。由意大利、法國、瑞士和西班牙等國的研究人員組成的一個名叫ARES的聯合團隊正在做這樣的工作。他們在努力開發出一種更長的、可以自動裝配的機器人,以便探察和治療消化器官的問題。現在,該團隊正在著手找到可以連接和固定這些機器人零件的最好方法。
手術助手
機器人可以使複雜的手術變得更容易,並減少手術器械的使用數量,同時加快患者的複原速度。借助於機械臂和微型醫療裝置,一名外科醫生還有可能完成一臺漂亮的遠程外科手術。2008年,美國多家醫院利用3D成像裝置、機械臂和微型醫療器械完成了大量癌症和膝蓋替換手術。
在做心髒手術時,醫生通常需要打開患者的肋骨以能夠觸及心髒的內部。然而,從理論上來說,蛇形機器人從一個小的切口就可以進入人體並完成心髒手術。此外,借助一種特殊的機器人系統,醫生可以在患者心髒跳動的時候完成手術,以避免手術對其大腦造成潛在的傷害,並縮短患者康複的時間。
將來,科學家們還希望能夠發明一種體積足夠小的機器人,以便使它們能夠在人體血液裏長時間旅行,並最終到達腫瘤所在地。雖然這一工作尚處在早期階段,但加拿大蒙特利爾工學院的研究人員已經設計出了一種初級的納米機器人,並利用核磁共振成像技術對之加以引導。
會飛的“士兵”
如何在軍事活動中使用機器人一直是軍方感興趣的話題之一。他們希望科學家能夠制作出精良的機器人,以完成某些特殊的偵察任務,幫助士兵在一些區域中戰鬥,並執行一些危險的任務。
最近,美國斯坦福大學的科學家研究出了一種方法,可以幫助無人機通過觀察其他直升飛機的行動而擁有靈活的飛行能力。這一學習系統還可以應用到其他類型的機器人身上。美國麻省理工學院的研究人員則希望利用機器人飛機提高天氣預報的准確度。
此外,2008年,科學家還在尋求讓機器人與自然界生物相媲美的新方法。例如,研究人員在努力使機器人具有蜻蜓的能力,可以逗留或盤旋在半空中,這對攝像機或無人駕駛偵察機來說非常有用。
隨著電子元器件價格越來越低廉,尺寸越來越微型化,研究人員希望可以提高機器人在真實世界中的適應度,使它們更容易被使用和管理。未來,更多機器人會離開工廠,進入家庭、醫院和其他各種各樣的場所,到所有需要它們的地方去。
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