在過去的2018年，各個領(lǐng)域的技術(shù)都有了巨大的進步，機器人領(lǐng)域同樣如此。Science近日挑選了10款從實驗室的原型研究到推動各領(lǐng)域進步的商業(yè)機器人，濃縮了過去一年機器人領(lǐng)域值得回顧的重要進展。

波士頓動力驚人一躍

在學(xué)會后空翻之后，去年這個身高1.5m體重75kg的人形機器人再一次驚艷了世界。在流暢的運動過程中不僅輕松跨越了地上的障礙物，同時更流暢地跳上了三個交錯堆疊的木箱。毫無停頓地完成了一系列復(fù)雜的動作，可以稱作機器人世界里的跑酷第一人了。波士頓動力繼續(xù)在雙足機器人領(lǐng)域延續(xù)著卓越。

新型達芬奇手術(shù)機器人

作為近年來最具代表性的外科手術(shù)創(chuàng)新，手術(shù)機器人正逐漸成為各種外科手術(shù)中的有力幫手。隨著手術(shù)機器人的增加，臨床使用率和有效性也在大幅提高。作為外科手術(shù)機器人的引領(lǐng)者，直覺外科正在努力拓展著手術(shù)機器人的應(yīng)用邊界。最新的單孔手術(shù)系統(tǒng)僅僅需要2.5cm粗的導(dǎo)管和很小的創(chuàng)口，就可以完成復(fù)雜的手術(shù)，同時醫(yī)生可以控制三個具有完全腕肘自由度的設(shè)備，在關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡的配合下可以有效處理深層的病患部位。

“生長”引導(dǎo)的機器人

通過內(nèi)部“生長”來引導(dǎo)為機器人的發(fā)展開辟了全新的方向。想象一下如果機器人能像自然界中的藤蔓植物一樣通過人為控制彎曲延伸，這一機器人利用了絕妙的設(shè)計思想突破了傳統(tǒng)機器人的諸多限制。通過內(nèi)疊的充氣軟管不斷向外延伸，使得這種軟體機器人可以在空間狹小、非結(jié)構(gòu)化甚至是管道中穿行，為狹小空間導(dǎo)航、醫(yī)療器械和洞穴探索廢墟救援等提供了更多的可能。

應(yīng)用于軟體機器人的液晶彈性體

機器人領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)在于通過探索新型材料和構(gòu)建方法來開發(fā)具有高能效、多功能和柔性化的致動器。多功能可變形的液晶彈性體被用于開發(fā)彈性致動器，但最新的研究表明可以基于3D打印的方式在高溫下直接構(gòu)建出具有空間編程的向列結(jié)構(gòu)。這一方法構(gòu)建的致動器具有更高的提升性能，為軟體機器人在更大范圍和功能上提供了有效的技術(shù)保證。

模擬肌肉、具有自愈能力的液壓放大致動器

這種新型的致動器提供了一種透明的、自感知的致動器，具有10%的可控線性收縮、收縮率可達900%每秒、并在50Hz下工作。它結(jié)合了靜電學(xué)和液壓原理，通過電壓直接控制線性收縮無需任何預(yù)拉伸材料或其他剛性結(jié)構(gòu)。這種被稱為HASEL(hydraulically amplified self-healing electrostatic)的致動器可以牽引200倍自身重量、多功能的同時還具有自愈能力。但只需要廉價的材料即可構(gòu)建，使其具有極大的應(yīng)用潛力。

基于DNA的自組裝納米機器人

DNA的折疊特性可以在納米尺度上構(gòu)建多種不同形狀，通過控制自組裝的DNA結(jié)構(gòu)結(jié)合一系列標準的DNA，在外部可調(diào)節(jié)電場的作用下使得納米尺度上的精確移動成為可能。這種特殊結(jié)構(gòu)的納米機器人系統(tǒng)可以在電場的驅(qū)動下并行的在納米尺度上輸運分子和納米顆粒，并能夠從底層開始構(gòu)建和組裝材料。此外其位置相關(guān)的信息還可以被用于分子機械記憶的領(lǐng)域。

新型撲翼機器人

這款稱為的DelFly的撲翼機器人具有無尾、無牽引、自動化、可編程和體積小等特點，并具有十分靈活的運動性能，能實現(xiàn)360度翻轉(zhuǎn)和空翻最高角加速度可達5000度/每二次方秒。它可以用于測試微小的昆蟲如何進行飛行控制的。這一撲翼飛行器可以非精確控制轉(zhuǎn)軸的情況下準確復(fù)現(xiàn)果蠅的逃脫飛行，引起了科學(xué)家們對于飛行模式研究的新思路。

柔性外骨骼可穿戴機器人

當(dāng)外骨骼機器人進入人們的生活中，不是每個人都想變成鋼鐵俠一般全副武裝的模樣。目前輕量級柔性化的外骨骼套裝結(jié)合了服裝設(shè)計、傳感器、控制和致動器等，增加了使用的強度、平衡以及耐久性。這一柔性外骨骼套裝可以用于幫助老年人搬運重物、提高生活的獨立性，同樣也能用于兒童及成年人的康復(fù)訓(xùn)練中。此外通過引入人為閉環(huán)控制，使得機械與人的銜接更為平滑和柔順，并能提供個性化的控制策略和應(yīng)用方式。

UR e系列機器人

UR作為協(xié)作機器人的領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。新推出的e系列機器人更加強化了手動示教的趨勢。通過更多的安全策略和力/力矩傳感器，使得更為智能的人機協(xié)作成為可能，機器人可以與人類操作員更加緊密的合作并向人類學(xué)習(xí)更多操作。

愛寶歸來

在索尼首次推出機器狗愛寶二十年后，全新的愛寶再次來到我們的身邊。除了更漂亮的外形，它還增加了語音理解和更多學(xué)習(xí)能力。在新能力的幫助下，可以再兒童學(xué)習(xí)和老年人陪伴中扮演更重要的角色。對于這類社會機器人來說，感知周圍的人類并與人類進行交互需要機器人發(fā)展出個性化和共情能力、以及對于前后的理解。未來的機器會更懂你我。

機器人這一年在諸多方面取得了進展，新穎的設(shè)計、強大的材料、穩(wěn)定的控制、從工業(yè)到研究再到你我身邊的方方面面都在日新月異的發(fā)展。2019年的機器人又會發(fā)展出什么樣的新能力，實現(xiàn)哪些新突破呢？讓我們拭目以待！