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探秘麻省理工科技树,改变未来的黑科技正从这里走出

 RoboSpeak 2020-12-23

坐落在美国东部马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院(MIT),

有着“世界理工大学之最”的美名,

它的标志性建筑——斯塔塔中心,

由著名建筑设计师弗兰克·盖里(Frank Gehry)设计。

据说盖里设计这座建筑是想表达“使发明成为一种快乐”的理念,

但也有很多人觉得这组建筑看上去“像一群喝醉酒的机器人在寻欢作乐”。

这里有麻省理工学院最大的跨学科实验室——计算机与人工智能实验室(CSAIL),

近几年,MIT的研究人员在机器人学、无线技术、软件系统以及其他学科领域开展了一系列项目,

下面将为大家呈现MIT近些年在机器人领域引人注目的成果。

从探索火星到探索细胞

太空探索机器人Valkyrie👇

CSAIL机器人动力小组的研究人员通过对NASA的仿人机器人 “Valkyrie”编程,以让机器人完成一系列高难度任务,机器人的胸部可以像钢铁侠一样发光,那里有线性致动器,可以帮助腰部移动。

植入的传感器有声纳和激光雷达传感器,操作者可以通过装在Valkyrie头部、手臂、下腹及腿上的摄像头看到他在做什么。NASA已经开发了一个机器人Robonaut,Valkyrie是它的升级版本。Robonaut在国际空间站服役,它可以清扫空间站,帮人类宇航员取东西

胶囊内的机器人👇

这种微型机器人可装于一个可吞服的胶囊中,

进入人的胃袋后展开,

在外部磁场作用下进行转向或者沿胃壁爬动,

并挪走被误食的纽扣电池或者进行伤口修复,

犹如进入铁扇公主体内的孙悟空。


纸片机器人👇

与胶囊机器人有同样“用武之地”的还有下面这个“纸片机器人”,当很多团队还在设计特定用途的机器人的时候,麻省理工的研究人员们打造了一款可以变换各种外形、以适应不同任务的新式机器人——Primer。

Primer可通过磁铁完成行走、滚动、滑行等动作。在一篇题为《基于折纸外骨骼的机械变形》论文中,科学家团队详细介绍了他们是如何通过在一块预制的塑料板上加热来‘穿衣’、以及遇水来‘脱衣’的。

Primer 可以一次“穿上”不止一件外套。CSAIL主任兼项目首席研究员 Daniela Rus 表示:“我想象有一天,我们能够定制使用不同武器和附加属性的机器人,并在必要时对其进行更新”。

不同物种的神话—仿生机器人

在MIT,机器蟑螂、机器蜘蛛可以张牙舞爪地在地上爬行,机器鱼在水中自由自在地游泳。

机器鱼👇

麻省理工近日公开了其研发的首款可长时间在水中自主游动的机器鱼SoFi。

SoFi大部分部件由3D打印,尾部由柔性塑料和硅胶制成,配合鱼鳍,可模仿真实鱼类的游动动作。SoFi以重量舱和”浮力控制单元“来实现上浮和下潜,在任天堂控制器和声学通信系统引导下,它可在水下超过50英尺的地方游动40分钟左右。

据悉,这条机器鱼可以更好地接近海洋生物且不造成干扰,或将成为海洋研究的新工具。

水凝胶机器人👇

受到柳叶鳗(鳗鱼的透明幼体)的启发,MIT工程师们还研发出了多种能够完成多项任务——比如游泳、踢橡胶球、捕捉和释放水中的活鱼等——的柔软伪装机器人。这些机器人完全由透明的水凝胶材料(一种水聚合材料,主要成分是水)制成。

这些不同种类和功能的水凝胶机器人能够上下卷曲的附肢;可以来回摆动的鳍状模型;能够有效捕捉、释放的手状夹持器。

猎豹机器人👇

MIT 仿生实验室(Biomimetic Lab)的 Kim Sang Bae 教授及他带领的研究员们研制的猎豹机器人在经历了几次产品迭代更新后,已经从一只耗费巨资打造、只会在传送带上卖命奔跑的机器人,转变成了能够进入危险灾区,拯救人类生命的机器人。

猎豹机器人从第 1 代开始便表现十分惊艳:它能够自主跨越障碍物,实现每小时30 英里(约 48 公里)的高速奔跑;而猎豹 3 号机器人的头部还装入一个 Echo Dot,植入了 Alexa 语音助手,人们可以通过语音方式与它交互,向机器人发布命令。

猎豹机器人早期版本测试视频:


不断升级的机械臂和机械手

解魔方机器人👇

3月7日,麻省理工学院两位学生研制的机器人以0.38秒解开三阶魔方,打破了此前德国机器人0.637秒的世界纪录,而人类纪录为4.59秒。研发者称,从电机上对机器人进行了改进,提高了速度。

麻省理工学院机器人0.38秒


德国机器人0.637秒


人类记录4.59秒

新型抓取机器人👇

近日,MIT和普林斯顿大学的开发团队,利用通用的机械臂/摄像头/传感器,结合深度神经网络,成功开发了可以定位并抓取“任意物体”,并分类堆放到指定位置的机器人系统。

为了实现抓取任意物体,该团队为这套机器人系统开发了“object-agnostic”(自动避障)抓取算法,基于过去抓取记录的学习,采用最佳的抓取方式。抓取后,从不同角度拍照,通过图像匹配最优算法,识别出该物体,然后堆放到该类物体所属堆放地点。

现在,该团队正在植入触觉传感器,希望实现机器人抓取物体如同人类的抓取方式一样的功能。


柔软的机械手👇

虽然下面这个机械手虽然没有人类一样灵活的五指,但是硅胶制作的手指,以及植入的传感器,可以使它的动作十分精细,能够拿起许多物体。从柔软的玩具到单张纸,从鸡蛋、高尔夫球到玻璃瓶,而不需要事先编程来告诉它抓握的是何种东西。

仿肌肉软体机器人👇

除了上面的机械手,麻省理工还和哈佛联手做了一款能承受超过自身重量1000倍的软体机器人。这是一款利用折纸仿照人体骨骼可肌肉的结构创造的一款新型机器人。

充满空气或流体的密封袋作为肌肉,可折叠的折纸结构作为骨骼,当使用电动泵减少袋内的压力时,整个结构就像手臂或腿部的肌肉一样收缩。

基于折纸结构,它可以进行不同维度的运动。虽然还在实验室阶段,CSAIL主任兼论文主要作者Daniela Rus教授表示:“软体机器人有很大的潜力,但是到目前为止,其中一个局限性是有效载荷。(它们)非常安全,非常温和,但不擅长举起重物。这种新的方法使我们能够制造强大的柔性机器人。”

3D打印建筑机器人👇

MIT的研究人员创造了一个大型3D打印结构,将其称之为数字建筑平台(DCP),“一个自动化的施工系统,能用实时环境数据来进行过程控制,并在现场定制制造建筑级的结构”。

该平台使用“一个2015 Altec AT40GW升降系统,升降机的顶端安装有一个KUKA AGILUSKR 10 R1100 6x WP电动机器人臂”。研究人员称,在未来,将会造出一台完全自主的建造机器人,那样就可以在月球、火星、南极洲等地方,提前数年时间去建造好人类探索的基地。

MIT也一直在3D打印方面进行各种尝试,他们想出了一种方法,让普通人也可以设计和制作3D打印机器人。下面这个软件叫做“Interactive Robogami”,界面简洁易用,一般人可以快速上手。最棒的是,它是端对端的模式,能够直接生成3D打印文件,包括电子线路打印数据。

和衣食住行相关的机器人

可行走的首饰机器人👇

在麻省理工学院的研究人员推出的“基诺计划(Project Kino)”中,研究人员设计了一款手掌大小的机器人,可通过磁铁吸附在衣服上,同时,机器人底部装有轮子,可以在衣服上移动。

这个小机器人不仅能当装饰品,还具备模块化特征。用户可以更换不同的传感器,从而变换它的功能。比如在雨衣上装上这款机器人,它身上的温度传感器就能够感知温度,在雨停后帮用户拉下帽子。

另外,它还可以作话筒。当有人给用户打电话时,它会靠近用户的嘴巴,这时用户对着它说话即可;当收到信息时,它又会爬到手腕处给用户反馈。

做饭机器人👇

MIT的学生曾设计出一个包括做饭机器人的全自动迷你餐厅Spyce Kitchen。即使是复杂的料理,机器人厨师也能在5分钟内完成,烹饪、服务、清洗也全部搞定。

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