行业动态（新技术）

我国清华大学研发出微小型管道机器人

近日，清华大学研究人员研发了一种可在亚厘米级管道中高效运动的管道探测机器人。该成果以“用于亚厘米级管状环境导航的管道检测机器人”（A pipeline inspection robot for navigating tubular environments in the sub-centimeter scale）为题发表在著名期刊《科学·机器人》（Science Robotics）上。

据介绍，该款管道机器人重2.2 g，长 47 mm，直径小于10mm，可以适应亚厘米直径和变化曲率的复杂管道。该机器人采用高功率密度、长寿命的介电弹性体致动器作为人造肌肉，采用基于智能复合微结构的高效锚固单元作为传动装置，使用具有可调节数目的磁单元来快速组装机器人，以适应不同管道的复杂几何形状。研究人员通过考虑软材料的独特特性（如粘弹性和动态共振）分析机器人的动态特性，并相应地调整驱动电压的频率和相位，以优化机器人的运动速度。机器人由外部的缆线提供动力，在管道中可实现水平和垂直快速运动，并且还能在不同几何形状的管道（变径管、L 形管、S 形管、螺旋形管等）、不同的填充介质（空气、油等）和不同材质（玻璃、金属、碳纤维等）的管道中高速行进。为验证其管道检测能力，研发人员在机器人正面安装了一个微型摄像头，再从外部控制该机器人，机器人以不同的速度成功完成了一组管道巡检任务演示。

研发人员表示，该技术将来有望在航空发动机管路检修等领域发挥作用。

（来源：清华大学）

我国北京大学AI 研究获进展

日前，北京大学人工智能研究院朱松纯教授团队取得了一项重大研究成果：构建出一种机器实时理解人类价值观的计算框架，让机器人与人类用户通过实时沟通完成一系列复杂人机协作任务。相关研究成果已发表在著名期刊《科学·机器人》上。

据了解，当今广泛应用的AI 系统是一种被动的智能，只能机械地按照人类给定的任务行事，缺乏像人类一样的认知和推理能力以及情感和价值观。在缺“心”的情况下，AI 很难理解人类真正的意图及价值需求，自然也就难以获取人类的信任、融入社会。

针对当前这一研究存在的局限性，朱教授带领研究团队开启新的研发思路，给机器建立“心”，提出了一个基于即时双向价值对齐模型的可解释AI 系统，让机器通过与人类的即时交互并通过相应反馈来推断人类用户的价值目标，并通过“解释”将其决策过程传达给用户，以了解机器人作出判断的价值依据。研究结果表明，该学习模型可在复杂协作任务中提高人机协作效率，进而提升人机信赖关系，实现真正的自主智能。

（来源：北京大学）

意奥两国研究人员推出“智能皮肤”

意大利和奥地利两国研究人员历时6 年共同研发出一种三合一混合材料，被称为新一代“智能皮肤”。其具有非常敏锐的触觉，灵敏度是真实皮肤的1000 倍，能感知温度、水分甚至微生物，有助于促进高灵敏度机器人和智能假肢的研发。相关研究近日发表在著名期刊《先进材料技术》上。

研究人员表示，他们结合水凝胶材料的化学气相沉积、氧化锌的原子层沉积、聚合物模板的纳米印刷光刻3种物理化学方法来研制该款智能皮肤。智能皮肤中每平方毫米就有2000 个独立的传感器，故它比人类指尖更灵敏。每个传感器内部是以水凝胶形式存在的智能聚合物，外壳是压电氧化锌，水凝胶可以吸收水分，在湿度和温度发生变化时膨胀，膨胀过程中，水凝胶对压电氧化锌施加压力，压电氧化锌通过电信号响应此压力和其他机械应力，这种超薄材料能以极高的空间分辨率同时对力、水分和温度作出反应，并发出相应的电子信号，从而感知更加细小的物体。

据悉，该团队目前正在优化该皮肤的特性，希望扩大材料反应的温度范围，提高其柔韧性。

（帆）

美国斯坦福大学开发出毫米级折纸机器人

日前，美国斯坦福大学科学家开发出一种可转动的无线水陆两用毫米级机器人，其可利用磁铁和折纸折叠的方式进行多方向的旋转移动，能够在多种环境中移动并执行任务，有望应用在医疗诊断和治疗中。

据悉，该机器人截面直径7.8mm，由“Kresling”折纸（三角构成的空心圆柱体）样式和附着的磁铁盘构成。机器人利用“Kresling”折纸的折叠、展开功能进行滚动、翻转和旋转，它能够快速穿过光滑或不平坦的表面，并可在人的体液中游动，不仅可以完成液体药物的输送，同时因其旋转动作提供了一种吸附机制，故还能帮助运送固体药物。

该团队表示，这种特殊的两栖机器人的开创性在于仅利用折纸的可折叠性，就可控制机器人的变形和移动。下一步，他们将计划继续缩小机器人的规模，从而进一步展开更微尺度研究。

（帆）

美国加州大学2 项研究获进展

近日，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）研发人员利用3D 打印技术制备出一种“元机器人”，该机器人可实现爬行（顺利绕开障碍物）、跳跃、感知周围环境以及根据编程命令决定下一步行动等功能。其相关研究成果发表在著名期刊《科学》上。

据介绍，制备该元机器人采用的是压电超材料，该材料是一种复杂的晶格材料，它可以响应电场来改变自身形状和发生移动，也可以基于物理力来产生电荷，可用作构成机器人的机械系统和电子系统。

研发人员表示，这种打印元机器人的新方法，是利用特殊材料一次性直接打印出机器人的各类组件，避免了传统机器人需要将不同组件装配在一起的麻烦。另外，这种新方法可以智能地设计复杂的结构，让机器人精确地实现弯曲、旋转、膨胀和收缩等功能，而无需外部传动系统，可以将复杂的运动、多种传感模式和可编程的决策能力紧密集成在一起，类似于生物系统中的神经、骨骼和肌腱的协同工作，以执行受控运动。

据悉，该元机器人有望应用于生物医学领域，如将药物输送到身体特定区域中等；未来也可用于探索危险的环境，如在倒塌的建筑物中快速进入密闭空间，评估危险级别并寻找被困在瓦砾中的生命。

此外，该校的研究人员开发了一种新的材料和工艺，用于制造比生物肌肉更强壮、更灵活的人造肌肉，相关研究成果也发表在《科学》上。

据介绍，在制造人造肌肉方面，具有高弹性的轻质介电弹性体（DE）因其柔韧性极佳而备受关注。大多数DE 由丙烯酸或硅树脂制成，不过传统的丙烯酸DE 虽然可实现高驱动应变，但需要预拉伸且缺乏灵活性；有机硅虽然容易制造，但不能承受高应力。

研发人员利用化学材料并采用紫外线光固化工艺，创造了一种改进的丙烯酸基材料，丙烯酸能形成更多的氢键，使材料更容易变形，研究人员调整了其聚合物链之间的交联，让弹性体更柔软、更灵活，从而制作出较薄的、可加工的高性能介电弹性体（PHDE）薄膜。每张PHDE 薄膜都像一根头发一样轻薄，厚度约35um，多层薄膜堆叠在一起，可变成一个微型电动机，像肌肉组织一样产生能量，为机器人或传感器的运动提供动力。

基于PHDE 的灵活和耐用特性，研发人员制作出PHDE 致动器，其不仅可实现弯曲、跳跃、缠绕和旋转等功能，还能够投掷比薄膜自身重20 倍的球。研发人员发现，当把PHDE 致动器应用到人造肌肉中，人造肌肉可以产生比生物肌肉更多的动力，柔韧性也比生物肌肉高3-10 倍，有望完成检测力和触觉等高难度任务。

（文）