不平凡的2018年机器人领域值得回顾的重要进展

在过去的2018年，各个领域的技术都有了巨大的进步，机器人领域同样如此。Science近日挑选了10款从实验室的原型研究到推动各领域进步的商业机器人，浓缩了过去一年机器人领域值得回顾的重要进展。

波士顿动力惊人一跃

在学会后空翻之后，去年这个身高1.5m体重75kg的人形机器人再一次惊艳了世界。在流畅的运动过程中不仅轻松跨越了地上的障碍物，同时更流畅地跳上了三个交错堆叠的木箱。毫无停顿地完成了一系列复杂的动作，可以称作机器人世界里的跑酷第一人了。波士顿动力继续在双足机器人领域延续着卓越。

新型达芬奇手术机器人

作为近年来最具代表性的外科手术创新，手术机器人正逐渐成为各种外科手术中的有力帮手。随着手术机器人的增加，临床使用率和有效性也在大幅提高。作为外科手术机器人的引领者，直觉外科正在努力拓展着手术机器人的应用边界。最新的单孔手术系统仅仅需要2.5cm粗的导管和很小的创口，就可以完成复杂的手术，同时医生可以控制三个具有完全腕肘自由度的设备，在关节内窥镜的配合下可以有效处理深层的病患部位。

“生长”引导的机器人

通过内部“生长”来引导为机器人的发展开辟了全新的方向。想象一下如果机器人能像自然界中的藤蔓植物一样通过人为控制弯曲延伸，这一机器人利用了绝妙的设计思想突破了传统机器人的诸多限制。通过内叠的充气软管不断向外延伸，使得这种软体机器人可以在空间狭小、非结构化甚至是管道中穿行，为狭小空间导航、医疗器械和洞穴探索废墟救援等提供了更多的可能。

应用于软体机器人的液晶弹性体

机器人领域的一大挑战在于通过探索新型材料和构建方法来开发具有高能效、多功能和柔性化的致动器。多功能可变形的液晶弹性体被用于开发弹性致动器，但最新的研究表明可以基于3D打印的方式在高温下直接构建出具有空间编程的向列结构。这一方法构建的致动器具有更高的提升性能，为软体机器人在更大范围和功能上提供了有效的技术保证。

模拟肌肉、具有自愈能力的液压放大致动器

这种新型的致动器提供了一种透明的、自感知的致动器，具有10%的可控线性收缩、收缩率可达900%每秒、并在50Hz下工作。它结合了静电学和液压原理，通过电压直接控制线性收缩无需任何预拉伸材料或其他刚性结构。这种被称为HASEL(hydraulically amplified self-healing electrostatic)的致动器可以牵引200倍自身重量、多功能的同时还具有自愈能力。但只需要廉价的材料即可构建，使其具有极大的应用潜力。

基于DNA的自组装纳米机器人

DNA的折叠特性可以在纳米尺度上构建多种不同形状，通过控制自组装的DNA结构结合一系列标准的DNA，在外部可调节电场的作用下使得纳米尺度上的精确移动成为可能。这种特殊结构的纳米机器人系统可以在电场的驱动下并行的在纳米尺度上输运分子和纳米颗粒，并能够从底层开始构建和组装材料。此外其位置相关的信息还可以被用于分子机械记忆的领域。

新型扑翼机器人

这款称为的DelFly的扑翼机器人具有无尾、无牵引、自动化、可编程和体积小等特点，并具有十分灵活的运动性能，能实现360度翻转和空翻最高角加速度可达5000度/每二次方秒。它可以用于测试微小的昆虫如何进行飞行控制的。这一扑翼飞行器可以非精确控制转轴的情况下准确复现果蝇的逃脱飞行，引起了科学家们对于飞行模式研究的新思路。

柔性外骨骼可穿戴机器人

当外骨骼机器人进入人们的生活中，不是每个人都想变成钢铁侠一般全副武装的模样。目前轻量级柔性化的外骨骼套装结合了服装设计、传感器、控制和致动器等，增加了使用的强度、平衡以及耐久性。这一柔性外骨骼套装可以用于帮助老年人搬运重物、提高生活的独立性，同样也能用于儿童及成年人的康复训练中。此外通过引入人为闭环控制，使得机械与人的衔接更为平滑和柔顺，并能提供个性化的控制策略和应用方式。

UR e系列机器人

UR作为协作机器人的领导者已经在各个领域广泛应用。新推出的e系列机器人更加强化了手动示教的趋势。通过更多的安全策略和力/力矩传感器，使得更为智能的人机协作成为可能，机器人可以与人类操作员更加紧密的合作并向人类学习更多操作。

爱宝归来

在索尼首次推出机器狗爱宝二十年后，全新的爱宝再次来到我们的身边。除了更漂亮的外形，它还增加了语音理解和更多学习能力。在新能力的帮助下，可以再儿童学习和老年人陪伴中扮演更重要的角色。对于这类社会机器人来说，感知周围的人类并与人类进行交互需要机器人发展出个性化和共情能力、以及对于前后的理解。未来的机器会更懂你我。

机器人这一年在诸多方面取得了进展，新颖的设计、强大的材料、稳定的控制、从工业到研究再到你我身边的方方面面都在日新月异的发展。2019年的机器人又会发展出什么样的新能力，实现哪些新突破呢？让我们拭目以待！