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世界上最酷的工作:研发各式机器人及用例

字号+ 作者:柏颖 来源:网络 2018-05-03 07:40 我要评论( )

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(原标题: Cool Jobs: Wide world of robots)

网易科技讯5月3日消息,据Science News for Students报道,每当提及机器人的时候,你可能会想到《机器人总带动》(Wall-E)中的机器,它的设计是为了完成许多无聊的任务,好比压缩垃圾。但如今的工程师们正在制造能做更多有趣工作的机器人,好比蛇形机器人将来可以在地震后寻找受害者,或者帮手大夫进行手术。水下机器人也许能够领导鱼类远离环境灾难,人形机器人可以帮手患有疾病或身体残疾的人。

为这些机器人编程并制造它们长短常吸引人的工作。许多研究人员对尝试室中的机器进行修补,并编写计算机软件来控制它们。美国卡内基梅隆大学的豪维·乔塞特(Howie Choset)说:“它们是市面上最好的玩具。”乔塞特是个机器人专家,主要从事机器人设计、编程以及制造工作。

神奇的蛇形机器人

当乔塞特还是个孩子的时候,他对任何能移动的东西都感兴趣——汽车、火车、动物。他把马达放在小玩具汽车上,以让它们移动。后来,在高中时,他制造了类似于小型汽车的移动机器人。

为了继续从事机器人研究工作,乔塞特在大学里学习计算机科学。但当他在帕萨迪纳的加州理工学院读研究生时,乔塞特发现同事们正在研究比遥控汽车更酷的东西——机器蛇。有些机器人只能向前、向后或左右移动。但是蛇形机器人可以扭曲着前往差异的方向,而且可以在许多差异的地形上前行。乔塞特总结道:“机器蛇比汽车有趣得多。”

世界上最酷的工作:研发各式机器人及用例

图1:乔塞特及其团队研发的机器蛇,它可向差异的方向扭曲前行。这些蛇形机器人可以滚动向前,慢慢地爬上某人的腿,甚至还会游泳

开始在卡内基梅隆大学工作后,乔塞特和同事们开始开发他们本身的蛇形机器人。典型的蛇形机器人由金属容器互相连接起来的,每个部门都由马达和电子部件在里面。乔塞特的团队给蛇形机器人编程,让它像真正的蛇那样移动,好比滑行和缓慢前进。这种机器人也会以不属于蛇的方式移动,好比滚动。乔塞特的蛇形机器人可以爬过草地,在池塘里游泳,甚至爬上旗杆。

这些机器人还有另外一个特点:它们可以在狭小的空间中机动。乔塞特说:“蛇可以进入我们无法达到的处所,因此这种机器人也可以被用于挽救生命。”举例来说,在地震发生之后,蛇形机器人也许能够帮手人们发现被困在倒塌建筑物中的人。对于救援人员来说,搜查那些建筑物长短常危险和困难的。但是,在配备了摄像头的蛇形机器人的帮手下,救援人员可以在废墟的安详距离外搜寻幸存者。在搜救人员的帮手下,乔塞特在德克萨斯州名为“灾难之城”的救援人员培训基地测试了他的机器人。

但是乔塞特想知道,他的蛇形机器人是否在医学上也有用。对于有些心脏手术来说,大夫必需打开病人的胸部,切开胸骨。而这些手术的恢复长短常痛苦的。如果大夫可以通过在身体上开个小洞并发送细长的机器蛇来完成手术,成果会如何?乔塞特团队目前正与哈佛医学院的心脏外科大夫马可·泽纳迪(Marco Zenati)合作研究这个想法。

泽纳迪在胸部的塑料模型上操练使用机器人,然后在猪身上测试机器人。他给猪注入麻醉剂,这样它们就不会有任何感觉。然后,他在猪的胸腔下面挖了一个小洞,插入了30厘米长的蛇型机器人的“头”。操作利用杆,泽纳迪让机器人移动到猪的心脏后部。然后他通过机器人的身体将手术工具穿过,并用这个工具在动物的心脏长进行手术。波士顿一家名叫Medrobotics的公司此刻正在为接受外科手术的患者调整该技术。

蛇形机器人甚至可以用来搜索古代文物。乔塞特正在探索将机器人送入埃及考古遗址的可能性,这些遗址以往太小或太过危险,人们无法进入。装有摄像头的蛇形机器人可以向科学家展示里面的东西,甚至可能找到人工成品。乔塞特暗示:“即使在与团队合作了15年之后,在观察我们的蛇形机器人运动时,我仍然不会感到厌倦。”

追随带领者

纽约大学理工学院的机械工程师莫里吉奥·波菲力(Maurizio Porfiri)也在制造类似动物的机器人。但他有差异的目标,即帮手真正的动物。波菲力的团队制造出看起来像鱼的机器人。这些研究人员希望他们的机器有足够的说服力,让真正的鱼能够接受机器鱼作为他们群体的一部门。这样,机器人就可以把鱼从危险的处所引开,好比漏油区域。

世界上最酷的工作:研发各式机器人及用例

图2:波菲力及其团队设计并制造了模仿鱼的机器人

波菲力始终对动物很感兴趣。在他的发展过程中,他最喜欢的活动之一就是去动物园。但波菲力也喜畛刳日本漫画中看到的机器人。所以当他开始创建本身的尝试室时,决定将这两个兴趣结合起来。

科学家们已经知道,鱼类喜欢三五成群地游泳。鱼群的带领者会创造出尾迹,也就是在它们深厚留下混乱的水域。由于在另一条鱼的尾流中游泳所消耗的能量比单独游泳要少得多,因此许多鱼类会跟随带领者,并因此形成鱼群。为了弄清楚鱼是否会接受机器人的带领,波菲力的团队首先要建造鱼形机器人。它灵活的尾巴可以来回摆动,鞭策机器人向前。波菲力解释说,为了让真正的动物与这个装置互动,鱼需要看到些看起来像它们的东西,好比像它们一样游泳。

研究人员把鱼形机器人放在尝试室的水渠里,让机器鱼的尾巴以差异的速度拍打水流。然后他们插手了真正的鱼,好比金光鱼,并丈量了金光鱼待在鱼形机器人附近的时间。他们还观察,这条鱼是在机器鱼前面还是后面游动。如果机器鱼的尾巴没有摆动,金光鱼就没怎么注意它。但是当机器鱼的尾巴以必然的速度移动时,鱼就开始跟在它后面游动。波菲力认为鱼会跟随机器人游动,因为那会让它们更节省能量。?

不外,并不是所有的鱼都跟随机器鱼前进,波菲力的团队此刻正试图找出原因。工程师们可能需要使用几个差异的机器人,每个机器人吸引或排斥差异的鱼,以吸引尽可能多的追随者。

波菲力的团队还在研制一种机器人潜水艇,用来帮手圈养的动物。带有螺旋桨的潜艇会伤害动物。因此,研究人员正在研制一种“安详”的潜艇,它的所有运动部件都在里面。水族馆的训练人员可以使用机器人潜水艇与海豹或海象等动物玩耍。例如,驯兽师可以把食物附在潜艇上,让动物“捕食”,就像它们在野外捕食猎物一样。

有性格的机器人



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