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人機交互技術

東芝在本周舉辦的Cutting-EdgeIT&ElectronicsComprehensiveExhibition(CEATEC)展會上發布了一款全新人形交互機器人，而其最大特色就是可以通過手語與人交流。

據悉，多虧了關節中內置的43個電動機，這個名叫AikoChihira的女性角色機器人的肢體運動相當自然流暢，這也讓手語表達成為了可能。不過，機器人動作模擬技術目前還存在諸多限制，東芝計劃在2020年以前推出更為全面智能的手語交互機器人，而實現這個目標就必須將語言表達、語音識別、動作控制等多個系統完美結合在一起。值得一提的是，AikoChihira計劃的最終目標是為老人以及老年癡呆癥患者提供服務，在陪伴他們的同時還能幫助醫護人員或者其親人進行實時監護。

除了東芝以外，很多科研機構也參與了AikoChihira計劃。東芝已經和大阪大學展開了深入合作，而後者則一直致力於人形機器人的設計和開發工作，所以AikoChihira才會看起來如此真實。另外，芝浦科技學院和湘南工科大學在運動傳感器技術和機器人驅動技術方面也給予該項目很大幫助，而東芝則創建了AikoChihira的運動控制與協調算法。

軟體機器人控制技術

機器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過事實並不總是這個樣子的。最近，來自美國普渡大學的研究人員就發明了一種由輕質惰性泡沫材料制成的軟體機器人，為了讓它像機器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。

該項目的負責人稱，這種能夠變形收縮的機械纖維將被廣泛用於機器人領域，而他們也有計劃以此為基礎研制新型飛行機器人。另外，由於成本低重量輕，機械纖維機器人十分適合用於太空探索，要知道每多將一克物質送上太空，整個發射成本都會顯著增加，而美國航空航天局也已經開始著手研究這類軟體機器人。不僅如此，對於醫療領域來說機械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎上又減輕了患者的負擔。

液態金屬控制技術

據英國《每日郵報》9月23日報道，美國北卡羅來納州一個科研團隊日前研發出一種可進行自我修複的變形液態金屬，距離打造“終結者”變形機器人的目標更進一步。

科學家們使用鎵和銦合金合成液態金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激後，球體表面張力會降低，金屬會在桌面上伸展。這一過程是可逆的：如果電荷從負轉正，液態金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變為不同結構。

北卡羅來納州立大學副教授邁克爾·迪基(MichaelDickey)說：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當了不起的。我們可以利用這種技術控制液態金屬的活動，從而改變天線形狀、連接或斷開電路等。”

此外，這項研究還可以

用於幫助修複人類切斷的神經，以避免長期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助於建造更好的電路、自我修複式結構，甚至有一天可用來制造《終結者》中的T-1000機器人。

機器人生物行走技術

新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”(bio-bots)，由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發號施令。相關論文在線發表於最近的美國《國家科學院學報》上。

“不管你想制造任何種類的生物機器人，由細胞驅動的生物刺激都是一項基本要求。”負責這項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說，“我們正在把工程原理與生物學整合在一起，設計開發生物機器人和用於環境、醫療方面的系統。生物學非常強大，如果我們能學習利用其優勢，將帶來許多好東西。”

巴什爾小組用3D打印技術造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關、加快或減慢速度。

新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發。據物理學家組織網近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結構，又能像關節一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。

“骨骼肌細胞很有吸引力，你可以用外部信號來調整它的步調。”巴什爾說，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質或接到某個信號時開始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一，工程師在設計時，還有不同的方案。”

“這完全是自然的，我們的研究基於仿生設計原則，如肌肉骨骼系統的自組織。”論文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說，“本成果代表了生物機器開發與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養它們來工作。這種系統最終可能發展成一代生物器，用於藥物遞送、手術機器人、‘智能’移植、移動環境分析器等。”

下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經元那樣，用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作‘自主傳感器’。”巴什爾說，“比如，讓它能感覺到某種化學物質，朝它運動並釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。

機器人透視技術

據國外媒體報道，目前，美國加州大學最新研制一款具有“透視眼”能力的機器人，在兩個機器人之間釋放無線信號，通過測量信號強度的變化，將觀察發現墻壁內部的物體。該技術可用於尋找困陷在建築物中的傷員，或者監控家中的老年人。

該系統是由美國加州大學科學家YasaminMostofi博士最新研制的，這兩個機器人裝配著輪子，一個釋放無線信號，另一個探測接收信號強度。

當機器人環繞正方形混凝土建築物時，彼此離開視線範圍之內，它們能夠計算出建築物內部的事物，甚至可以識別出人類。其工作原理是當途經墻壁和其它物體時，測量信號強度的衰減程度。

通過測量無線信號的衰減情況，機器人可以繪制一張視覺地圖，呈現觀測大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項研究結果非常令人滿意，誤差不超過5厘米。

研究小組表示，我們的目標僅是使用無線信號透視厚墻壁觀察完全未知區域。這項技術可由任何無線激活裝置實現，目前我們賦予機器人“透視眼”功能。

雖然一些現代無人操控機器人使用激光掃描器觀察前方的物體，但卻不能透視鄰近的物體或者墻壁。研究人員指出，這項最新技術將是機器人運動設計的革命性創新，賦予無人操控機器人一些新的功能。

他們認為這項技術潛在廣泛應用，其中包括：地震災難之後的搜尋和營救工作。“透視眼機器人”無需挖掘便能檢測探索考古遺址。

敏感觸控技術

不要以為機器人的敏感度很差。美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology, MIT)視覺科學學科聯合波士頓東北大學研究團隊近日成功研制了一種觸覺傳感器GelSight，比人類的手指更加靈活敏感。

此次麻省理工學院及東北大學聯合研究團隊開發的“機器人手指傳感器”突破了此前機器人手部關節不靈敏等限制，甚至比人類手指更加靈活敏感，因此受到了各界矚目。該傳感器不是以機器來辨識觸覺，而是以3D視覺實時定位物體的方位，以實現對物體的識別和傳感。

據悉這種技術比人類的手部觸覺靈敏約100倍。GelSight內置有紅色、黃色、白色、藍色等照明設備，GelSight可根據指示的信號迅速做出反應，根據麻省理工學院方面公開的演示視頻更可直觀的感受到GelSight的強大功能。裝置了GelSight傳感器的機器人可輕松拔出裝置在電腦上的USB，但未裝置GelSight的機器人則無法完成該動作。

據悉，GelSight最大的特征在於，最快的辨識物體的視覺信號，並馬上將其轉化為觸覺信號。

機器人用可伸縮電線

日本綜合型化學企業旭化成將於9月1日發售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線。《日本經濟新聞》8月26日報道說，通過在具有彈性的聚氨酯纖維(中國稱：氨綸)中以螺旋狀嵌入可通電的導線，使得電線可以伸縮，且不易出現松弛。與容易松弛的以往電線相比，自由自在的變形將成為可能。旭化成力爭將這種電線應用於實現複雜動作的擬人機器人和穿戴型輔助機器人。

該電線由旭化成其旗下子公司、從事紡織業務的旭化成紡織公司開發。在拉伸時可以伸長至1.4倍，同時在反複彎曲直至斷線的耐久性方面也是以往產品的10-100倍。

以樹脂材料作為保護的一般電線在用於機器人時，在手腕做彎曲動作等的情形下，容易形成松弛或纏繞。而旭化成開發的這種伸縮性電線將可以依照其實施的擬人動作合理布線。

首先，面向彎曲部分使用電線的工業機器人，旭化成將開拓以往產品的替代性需求。該公司將以“ROBODEN”(意為機器人電線)的產品名，通過米思米集團總部的電子商務網站銷售。在價格方面，1米以內長度為3萬日元(約合人民幣1772元)左右。旭化成計劃向電子企業和精密機械企業等銷售，力爭3年內實現3億日元左右的銷售額。

機器人可自行組隊技術

相信對於有密集恐懼癥的人來說，看到1000只排得密密麻麻的小機器人在桌面上一起移動絕對不會感到好受。不過這仍無法阻礙哈佛大學的工程師們打造這樣的系統。據悉，研究團隊使用了1000只組裝簡易的小型機器人，每個造價20美元。 據介紹，每組裝一個這樣的機器人需要5分鐘的時間，也就是，他們花費了83多個小時完成了這項艱巨的任務。

之後，他們為這些小小的機器人提供了多套算法，這樣它們就能移動形成多種形狀。

團隊負責人、哈佛大學電子工程師Michael Rubestein介紹道：“我們打造了一群機器人版的 蜂群 ，它專門以大部隊的形式工作。不過(這套系統)也存有一個缺陷，那就是機器人的功能性並不強大，並且還有諸如噪音距離傳感及移動困難等多個可變因素。”Rubenstein表示，他們希望打造一套可以完成複雜全局任務的機器人“蜂群”。

目前，這套系統面臨的最大問題並不是組裝所需花費的時間，而是如何開發出一套可以精準控制這群小機器人的算法。

就目前來看，現在這套系統更多的像是機器人對自己的編程控制，而不是執行一個可讓人類受益的任務。另外，Rubenstein表示，他們未來將可能用更小的機器人打造一個更大的“蜂群”，進而了解控制體積更小機器人的方法。