Science杂志评选10项激动人心的机器人开发和技术

近日，Science杂志评选了10项激动人心的机器人开发和技术，覆盖从可能改变机器人技术未来的原创研究，到支持基础科学和推动工业和医疗创新的商业产品。

Top 1：波士顿动力的跑酷机器人Atlas

1.5米，75公斤Atlas的表现让我们感到惊讶，只用一条腿跳过木踏板，同时慢跑和跳过木箱而没有中断。

这些特性被用于在具有挑战性的地形上行走，在受到干扰，站立，抬起和操纵物体时保持平衡，以及像体操运动员一样执行后翻。

Marc Raibert的波士顿动力团队仍然是机器人平衡和推进的领头人。Raibert观察到“机械系统具有自己的思想，受物理结构和物理定律支配。”Atlas使用其视觉系统来调整自身并测量到跑酷障碍的距离。

Top 2：Intuitive Surgical的达芬奇SP平台

机器人手术是近年来最重要的手术创新之一。通过使用机器人方法执行诸如根治性前列腺切除术的程序，这意味着许多益处。

达芬奇是早期的先锋和全球市场领导者，Intuitive Surgical继续推动手术机器人的界限。

通过一个2.5厘米的插管和小切口，新推出的达芬奇单端口系统，允许外科医生控制三个完全萎缩的肘关节器械，并结合用于深部病变的关节内窥镜。

Top 3：通过增长导航的软机器人

通过尖端增长进行导航，为机器人开辟了新的方向。想象一下，如果葡萄藤、神经元或真菌菌丝的生长方式，可以被我们利用，将其扩大、加速，并且获得极高的可操纵性。

研究人员采取了一管柔软的材料，这种材料在自身内部折叠，但是当加压时，随着管前部的材料被向外推动而向外生长。

这个出色的设计理念解决了机器人技术中的几个重大挑战，并通过提取一般生物学原理，来举例说明生物启发设计的使用。软机器人设计允许在复杂的非结构化环境中避开障碍，这有望在管道和导管，医疗设备以及探索和搜救机器人中进行导航。

Top 4：用于软机器人的3D打印液晶弹性体

机器人技术的一大挑战，是探索新材料和制造方案，用以开发节能、多功能和兼容的执行器。 2018年，在不同学科看到了这个新兴研究领域的急速发展。

之前已经使用过多种形状变形的液晶弹性体致动器，但该项目展示了如何使用具有空间编程向列顺序的高操作温度，直接墨水书写3D打印来制造弹性体。

与迄今为止报道的其他液晶弹性体相比，这些执行器显示出提升重量的能力。该技术承诺为软机器人提供大面积设计和动态功能架构。

Top 5：肌肉模拟，自我修复和液压放大致动器

Peano-HASEL提供透明且自感应的柔性执行器，可控线性收缩率高达10％，应变率为每秒900％，以50 Hz驱动。

致动器使用静电和液压原理，在施加电压时提供线性收缩，而无需预拉伸材料或任何刚性框架。

HASEL（液压放大自愈式静电）执行器功能强大，用途广泛，但生产成本低廉。据作者称，他们只使用便宜的热封方法和廉价的商用材料来生产这种有前途的技术。值得注意的是，该执行器能够提升其重量的200倍以上。

Top 6：来自DNA的自组装纳米级机器人

DNA折叠可以在纳米尺度上形成不同的形状。通过控制自组装DNA折叠结构，与由单链DNA形成的闩锁系统相结合，现在可以在外部施加的可调电场下进行精确的纳米级运动。

这些纳米级机器人系统可以并行使用，用于分子或纳米颗粒的电驱动传输，数十纳米或更多。

机器人可以自下而上地进行可编程合成和材料组装。 其定位状态也可用作分子机械记忆。

Top 7：DelFly灵活的bioinspired机器人挡板

许多生物启发机器人具有双重目的，即开发具有实际应用的先进技术，又可以揭示自然界用于建立和编程生物的原则。

DelFly让我看到了一款卓越、无尾、无绳、自动、可编程、小型（28 g）扑翼飞行器的设计。该飞行器具有出色的灵活性，能够进行360°侧倾和俯仰翻转，角加速度高达5000°s-2。

虽然它是果蝇大小的50倍以上，并且不模仿任何特定天然飞行物的机翼形态或运动学。但机器人可以作为一种新的物理模型，来测试飞行生物如何进行飞行控制。

令人惊讶的是，即使没有明确控制所有旋转轴，DelFly Nimble也可以精确地再现果蝇的快速逃逸动作。我们认为它是“科学机器人和科学机器人科学”的范例，并期望它将推动飞行机器人的发展。

Top 8：柔软的可穿戴式机器人

在日常生活中佩戴外骨骼时，大多数人都不想像钢铁侠那样。

一种轻盈，有弹性的外套，提供了整合面料设计、感应、机器人控制和驱动的新方法，以增加穿着者的力量，平衡和耐力。

潜在的应用包括帮助老年人增强肌肉力量，支持他们的活动性和独立性，以及恢复因中风，多发性硬化症或帕金森病引起的运动障碍的儿童和成人。Human-in-the-loop优化进一步允许机器人与人的无缝集成，提供个性化控制策略和适应。

Top 9：Universal Robots（UR）e系列Cobots

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从研究实验室到装配线和物流到外科手术指导，UR机器人手臂尽管外表不起眼，但它们正变得无处不在。

该公司正在围绕其核心产品开发一个生态系统。他们在2018年推出的新型e系列协作机器人，呼应了协同自动化的大趋势。

凭借增强的安全功能和力/扭矩感应，我们期望在机器人可以在与人类操作员无缝学习和协作，在各种环境中看到更智能的人机交互。

Top 10：索尼的Aibo

近20年前首次推出的索尼玩具犬aibo的回归，受到了许多人的欢迎。

这不仅仅是因为它的新外观，增强的语音理解以及从其所有者那里学习的能力提高。更重要的是，索尼越来越多地意识到机器人在儿童学习、作为老年人的伴侣、辅助患有神经退行性疾病的人方面的潜力。