盘点20项机器人行业前沿技术

　　美国电气与电子工程师协会（IEEEE）从专业角度，介绍 最近在瑞典斯德哥尔摩召开的“国际机器人与自动化大会”（ICRA）中的20种机器人技术，设计重点在于以创新方案解决目前机器人应用中的一些难题，主要集中在控制、传感、驱动、操作、抓握、义肢、人形机平衡、外骨骼、飞行取物、人工智能、虚拟现实、组织微型机器人团队等方面。

　　1.以视觉触须传感来校准制图——仿生触须机器人

　　

　　对于那些要在现实世界中长时间工作的触觉机器人系统来说，能自动纠错校准是其保持长期稳定的前提，Bellabot就是这类机器人。它像个由许多“眼球”组成的大“复眼”，每个“眼球”伸出一根仿生触须，由电动人造肌肉驱动，通过摄像机提供视觉错误反馈，还有一个标准的工业机器人操作台。

　　研究人员给它安装了模拟小脑功能的适应性过滤模型，通过视觉触须传感图来校准操作误差，提高操纵机器人定向运动的精确度。操作容错度或传感阵列损害都可能造成图像缺陷，Bellabot能通过学习算法不断调整传感图中的缺陷。

　　2.筋线驱动结构灵活——弹性仿人类脊椎

　　人类脊椎由韧带、椎间盘和肌肉来保持稳定性，强度高且转动灵活，模仿这样的性能有利于机器人在未知环境中保持机械稳定性。为此，研究人员提出一种基于有机硅和筋线来驱动的连续机制。

　　这种机制可用作机器人的颈部或躯干，更多集中在颈部。为了验证各项功能，研究人员设计了一个多自由度样机，通过弹性筋线模拟人类颈部运动，有助于将来设计机器人颈椎，还可作为一种测试平台，开发类似机械的控制方案。

　　3.共同承担重负荷——微型机器人团队

　　

　　这是个由许多小机器人组成的团队。研究人员提出了一种简单的统计模型，能预测团队的总体最大拉力，估算每个小机器昆虫与地面互动的功能总和，比如在地面跑或走。

　　通过实验检测了三个团队，一种是以刚毛推进的小爬虫，一种是会慢走和快跑的6脚小昆虫，还有一种通过两个轮子运动的17克重微型多足机器人μTug，它们能共同承担重负荷。比如每个μTug能在自身限制内运作，6个一组产生的拉力就能超过200牛顿。

　　4.筋线驱动抓握多种物体——可穿戴聚合物手套

　　

　　这是一种由聚合物材料制造、筋线驱动的可穿戴机器手套，目前可套在拇指、食指、中指和手腕上，也叫做外手套体（Exo-GlovePoly）。在设计和制造上，这种外手套体还能根据不同人手的大小做调整，保护使用者不受伤，而且透气性好，能嵌入特氟龙管来装置线路。

　　它有两个马达，一个在拇指，另一个在食指或中指。研究人员让一个健康志愿者做抓握实验，测试手套的机械性能，通过连接型压力传感器和驱动机制，能抓握不同形状和大小的物体。

　　5.能与环境互动保持平衡——有腿机器人TORO

　　

　　有腿的仿人机器人要能执行多种任务。它们要能与环境互动，遇到外部障碍时能扭转身体，同时还要保持稳定协调的平衡。

　　为此，研究人员提出一种新的控制方法，把多级别控制和平衡结合。他们在仿人机器人TORO身上模拟了这种方法。为了达到恰当平衡，先把所有的任务力/力矩分配到终端受动器，然后按照任务级别映射到连接空间。

　　6.多模式飞行取物——带自动吸盘的飞行器

　　

　　研究人员给这款飞行机器人安装了他们的专利技术——自动紧密吸盘，同时考虑了负载真空泵等因素，解决了多模式飞行取物的难题。利用吸附原理和局部接触拉力，以被动驱动的方式抓取不同形状的物体。这种自动吸附“抓手”还能用一个或多个吸盘，让飞行器在抓取携带物体方面变得“多才多艺”，比如先抓住一个不放，然后再抓第二个。

　　研究人员指出，飞行器一般对重量限制非常敏感，他们用了微泵真空发生器，但这给系统带来了新的挑战。为了克服这些难题，他们测试了吸盘设计有无任何漏缝、驱动力、最大抓握力，还测试了每个“抓手”零件的性能、飞行器把力道传递给吸盘的能力、系统吸附倾斜表面的能力，最后测试了飞行器用多个吸盘抓取多个物体的能力。

　　7.能自行移动的“松树”——TransHumUs移动机器平台

　　

　　TransHumUs出现在最近举行的第56届威尼斯双年展上，是游荡在法国馆和绿堡公园的三棵会动的松树，原意是将树木从其固定的根部释放，展现自由生命的力量。

　　TransHumUs证明了先进的移动机器人技术还能对当代艺术发展做出贡献。在此次机器人大会上，研究人员从技术角度揭示了如何让松树自由移动。其难点在于设计初始的机器平台，让树木能根据自身的新陈代谢移动。