研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterfly bots”

研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterflybots”"迄今为止，游泳软体机器人的游泳速度还不能超过每秒一个身位，但是海洋动物--比如蝠鲼--能够游得更快，而且效率更高，"关于这项工作的论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系副教授JieYin说。"我们想借鉴这些动物的生物力学，看看我们是否能开发出更快、更节能的软体机器人。我们开发的原型工作得特别好。"受蝠鲼生物力学的启发，北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种节能的软体机器人，其游泳速度比以前的游泳软体机器人快四倍以上。这些机器人被称为"蝴蝶机器人"，因为它们的游泳动作类似于人在进行蝶泳时手臂的运动方式。研究人员开发了两种类型的蝴蝶机器人。一种是专门为速度而设计的，能够达到每秒3.74个身位的平均速度。第二种被设计成高度机动性，能够向右或向左急转。这个可操作的原型能够达到每秒1.7个身位的速度。"研究空气动力学和生物力学的研究人员使用一种叫做斯特劳哈尔数（Strouhal）的概念来评估飞行和游泳动物的能量效率，"该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的新近博士毕业生YindingChi说。"当动物游泳或飞行时，Strouhal数在0.2和0.4之间，推进效率达到峰值。我们的两个蝴蝶机器人的Strouhal数都在这个范围内。"蝴蝶机器人的游泳动力来自它们的翅膀，它们的翅膀是"双稳态的"，这意味着翅膀有两种稳定状态。翅膀类似于一个扣式发夹，发夹在两种状态下都可以保持稳定的，在施加一定量的能量（通过弯曲它）之前和之后，当能量达到临界点时，发夹就会稳定地形成两种不同的形状。在蝴蝶机器人中，受发夹启发的双稳态翅膀被连接到一个柔软的硅胶体上。用户通过将空气注入软体内部的腔室来控制翅膀在两种稳定状态之间的切换。当这些腔室充气和放气时，机身就会上下弯曲--迫使机翼随之来回摆动。"以前开发扑翼机器人的大多数尝试都集中在使用电机直接向双翼提供动力。我们的方法使用双稳态翼，通过移动中心体被动地驱动。这是一个重要的区别，因为它允许简化设计，从而降低了重量"。研究人员表示。更快的蝴蝶机器人只有一个"驱动单元"，这使得它虽然游速非常快，但很难向左或向右转弯。可操控的蝴蝶机器人本质上有两个驱动单元，它们并排连接。这种设计允许用户操纵两边的翅膀，或者只"扇动"一个翅膀，这就是使它能够进行急转弯的原因。"这项工作是一个令人兴奋的概念证明，但它有局限性，"研究人员称，"最明显的是，目前的原型被细长的管子拴住了，这是我们用来将空气泵入中央机构的。我们目前正在努力开发一个无拴的、自主的版本。"这篇题为"高速高效、类似蝶泳的软体游泳器的系留"的论文将于11月18日发表在开放获取的《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333247.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333247.htm

研究人员正在教授机器人在正确的时间以正确的方式笑

研究人员正在教授机器人在正确的时间以正确的方式笑任何跟朋友分享过欢笑的人都知道，幽默可以使人深深地连接在一起，因此，如果我们未来的机器人伙伴能跟我们一起欢笑就有可能更好地赢得我们的信任和喜爱。但仅仅因为机器人会讲笑话并不意味着它能对这些笑话作出适当的反应。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1317733.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1317733.htm

日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人

日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人日本研究人员从人类步态中获得灵感，将实验室培养的肌肉组织和硅橡胶等人造材料结合在一起，制造了一款可以行走和旋转的两足机器人。该方法近日发表在细胞出版社旗下刊物《材料》杂志上。新华社报道，日本东京大学研究团队开发出的这款机器人是基于此前利用肌肉组织的生物混合机器人开发的，肌肉组织已可驱动机器人向前爬行、直线游泳和缓慢转弯，但不能急转弯，而能够旋转和急转弯是机器人避开障碍物所必需的特性。为了制造一个动作更精细灵活的机器人，研究人员以上述研究为基础，设计了一种模仿人类步态并能在水中操作的生物混合机器人。机器人有一个泡沫浮标顶部和两条加重的腿，能帮助它在水下直立。机器人的骨架主要由硅橡胶制成，可以弯曲和绷紧以适应肌肉运动。然后，研究人员将实验室培养的条状骨骼肌组织连接到硅橡胶和每条腿上。当研究人员用电流刺激肌肉组织时，这些肌肉收缩，从而让机器人抬起腿；当电流消散时，其脚后跟会向前移动并着地。通过每五秒钟在左右腿之间交替用电刺激，生物混合机器人成功地以每分钟5.4毫米的速度向前“行走”。如需要机器人转弯，研究人员每五秒钟反复电击右腿，同时左腿充当锚，最终机器人在62秒钟内完成了90度左转。研究结果表明，这种肌肉驱动的两足机器人可以行走、停止，并做出有规则的转弯动作。研究人员说，使用肌肉驱动可以让机器人结构更紧凑，并通过柔软的触感实现高效、无声的运动。日本东京大学研究团队还计划为两足机器人提供关节和更厚的肌肉组织，以实现更复杂、更有力的运动。2024年2月5日11:29AM

研究人员设计了一种3D打印的机器人手 可以轻松抓起各类物体

研究人员设计了一种3D打印的机器人手可以轻松抓起各类物体为了解决这个问题，剑桥大学的研究人员创造了一个灵活的、3D打印的机器人手，尽管它的手指不能独立移动，但仍然可以进行一系列复杂的运动。这只机器人手被训练成能够抓住不同的物体，并且能够通过使用放置在其"皮肤"上的传感器所提供的信息来预测它是否会掉落这些物体。这种类型的被动运动使机器人更容易控制，并且比具有完全机动化手指的机器人更节能。研究人员说，他们的适应性设计可用于开发低成本的机器人，这些机器人能够进行更自然的运动，并能学会抓取广泛的物体。这些结果在《高级智能系统》杂志上报告。在自然界中，运动是由大脑和身体之间的相互作用产生的：这使人和动物能够以复杂的方式运动而不消耗不必要的能量。在过去的几年里，由于3D打印技术的进步，软性部件已经开始被整合到机器人设计中，这使得研究人员能够为简单、节能的系统增加复杂性。机器人手只用手腕的动作就能拿起一个桃子大小的物体资料来源：剑桥大学人类的手是高度复杂的，在机器人中重现其所有的灵巧性和适应性是一个巨大的研究挑战。今天的大多数先进机器人都无法完成小孩子可以轻松完成的操纵任务。例如，人类本能地知道在拿起一个鸡蛋时应使用多大的力量，但对机器人来说，这是一个挑战：力量太大，鸡蛋可能会碎掉；力量太小，机器人可能会掉落。此外，一个完全驱动的机器人手，每个手指的每个关节都有电机，需要大量的能量。在剑桥大学工程系的FumiyaIida教授的生物启发机器人实验室，研究人员一直在开发这两个问题的潜在解决方案：一个能够以正确的压力量抓取各种物体的机器人手，同时使用最少的能量。"在早期的实验中，我们的实验室已经表明，仅仅通过移动手腕就有可能在机器人手上获得很大的运动范围，"共同作者托马斯-乔治-图鲁特尔博士说，他现在在伦敦大学学院（UCL）东区工作。"我们想看看基于被动运动的机器人手是否不仅能够抓取物体，而且能够预测它是否会掉落物体，并作出相应的调整。"3D打印的机器手拿筷子研究人员使用了一个植入触觉传感器的3D打印拟人手，以便该手能够感知它所接触的东西。这只手只能够进行被动的、基于手腕的运动。研究小组对这只机器人手进行了1200多次测试，观察其抓取小物体而不掉落的能力。该机器人最初使用3D打印的小塑料球进行训练，并使用通过人类示范获得的预设动作抓取它们。第一作者KieranGilday博士说："这种手有一点弹簧感：它可以自己拿起东西，而不需要手指的任何驱动。触觉传感器让机器人感觉到抓握的情况如何，因此它知道什么时候开始打滑。这有助于它预测事情何时会失败"。机器人利用试验和错误来学习什么样的抓握方式会成功。在完成对球的训练后，它又尝试抓取不同的物体，包括一个桃子、一个电脑鼠标和一卷气泡膜。在这些测试中，这只手能够成功抓取14个物体中的11个。"传感器，有点像机器人的皮肤，测量施加在物体上的压力，"乔治-图鲁特尔说。"我们不能说机器人到底得到了什么信息，但理论上它可以估计出物体被抓在哪里，用了多少力。""机器人学会了一个特定的运动和一组特定的传感器数据的组合将导致失败，这使得它成为一个可定制的解决方案，"Gilday说。"这只手非常简单，但它可以用同样的策略拿起很多物体。""这种设计的最大优势是我们可以在不使用任何执行器的情况下获得的运动范围，我们希望尽可能地简化手部的工作。我们可以在没有任何执行器的情况下获得大量良好的信息和高度的控制，这样，当我们加入执行器时，我们将在一个更有效的包装中获得更复杂的行为。"一个完全驱动的机器人手除了需要大量的能量外，也是一个复杂的控制问题。剑桥大学设计的手的被动设计，使用少量的传感器，更容易控制，提供广泛的运动范围，并简化了学习过程。在未来，该系统可以通过多种方式进行扩展，如增加计算机视觉功能或教机器人利用其环境，这将使其能够抓取更广泛的物体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354847.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354847.htm

研究人员利用人工智能在几秒钟内设计出行走机器人

研究人员利用人工智能在几秒钟内设计出行走机器人人工智能找出了这个机器人的缺陷，并进行了修改。到第10次迭代时，人工智能创造出了一个似乎真的可以在平面上移动的机器人。此时，团队不得不将其变为现实。他们制作了一个机器人身体周围负空间的3D打印模型，并填充了液态硅橡胶。固化几个小时后，这个软绵绵的机器人就可以进行测试了。通过反复充气然后放气，这个机器人就可以运动了。任务完成。"我们发现了一种非常快速的人工智能驱动设计算法，它可以绕过进化过程中的交通堵塞，而不会受制于人类设计师的偏见，"西北大学的萨姆-克里格曼（SamKriegman）说，他是该项目的首席研究员。"我们告诉人工智能，我们想要一个能在陆地上行走的机器人。然后，我们只需按下一个按钮，就可以了！它在眨眼之间就生成了一个机器人的蓝图，这个机器人看起来与地球上曾经行走过的任何动物都毫无二致。我把这个过程称为'瞬间进化'。"并不是每个人都会像克里格曼和他的公司一样对这一创造印象深刻，他们很清楚这一点。克里格曼说："当人们看到这个机器人时，他们可能会认为这是一个毫无用处的小玩意儿。而我看到的是一个全新有机体的诞生"。也许最令人印象深刻的是，人工智能是在一台普通的笔记本电脑上运行的，整个设计过程从开始到结束只用了大约26秒。更重要的是，研究小组没有向人工智能提供任何设计线索。它自己发现，腿是穿越陆地的好方法，尽管它选择了三条腿的设计来完成工作。如果有更多的时间和指导，看看人工智能能创造出什么样的产品，那将是一件非常有趣的事情。克里格曼相信，人工智能设计的机器人有一天会以各种方式帮助人类。他说，现在唯一的障碍是我们不知道如何设计它们。该团队的研究成果已发表在《美国国家科学院院刊》（ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388067.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388067.htm

MIT研究人员正在设计能够自我搭建的机器人

MIT研究人员正在设计能够自我搭建的机器人该系统的中心是体素（体积像素的简称，一个从计算机图形学中借来的术语），它携带的动力和数据可以在碎片之间共享。这些碎片构成了机器人的基础，移动到网格上进行进一步组装之前，可以抓取和连接其他体素。研究人员在《自然》杂志上发表的一篇相关论文中指出："我们的方法挑战了大型建筑需要大型机器来建造的惯例，并且可以应用于今天需要大量资本投资的固定基础设施或完全不可行的领域。"图片来源/麻省理工学院为这些系统开发适当水平的人工智能是一个很大的障碍。机器人需要确定如何和在哪里建造，何时开始建造一个新的机器人，以及如何避免在这个过程中相互碰撞。论文的共同作者NeilGershenfeld在一份新闻稿中说："当我们建造这些结构时，你必须建立起足够的人工智能，结构性电子学的见解可以使体素能够传输电力、数据以及力。"除了智能领域还需要努力外，硬件问题也仍然存在。该团队目前正在努力建立更强大的连接器，以保持体素牢固拼合在一起。麻省理工学院指出，最终这种机器人可以被用来确定最佳的建筑结构以节省大量的时间用于原型设计。虽然人们对3D打印房屋的兴趣越来越大，但如今那些需要的打印机器与正在建造的房屋一样大或更大。同样，这种结构改由成群的微小机器人组装的潜力可以带来好处。美国国防部高级研究计划局也对这项工作感兴趣，因为它有可能被用来自主建造海岸保护结构以防止侵蚀和海平面上升。美国宇航局和美国陆军研究实验室已经参与资助该项目。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333571.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333571.htm