世界上最酷的工作：开发各种机器人和用例

据News for报道，每当提到机器人，你可能会想到《机器人总动员》中的机器，它被设计用来完成许多无聊的任务，比如压缩垃圾。但今天的工程师正在建造可以完成更有趣工作的机器人，例如蛇形机器人，有一天可以在地震后找到受害者或帮助医生进行手术。水下机器人或许能够带领鱼类远离环境灾难，而人形机器人可以帮助患有疾病或身体残疾的人。

对这些机器人进行编程并建造它们是一项非常有趣的工作。许多研究人员在实验室里修补机器并编写计算机软件来控制它们。 “它们是市场上更好的玩具，”美国卡内基梅隆大学的豪伊·乔塞特说。是一位机器人专家，主要从事机器人设计、编程和制造。

惊人的蛇机器人

当乔塞特还是个孩子的时候，他对任何会移动的东西都很感兴趣——汽车、火车、动物。他在小型玩具车上安装了马达，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技术工作，在大学学习了计算机科学。但当乔塞特在帕萨迪纳加州理工学院读研究生时，他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。但蛇形机器人可以扭转并朝不同的方向移动，并在许多不同的地形中航行。 “机器蛇比汽车有趣得多，”乔塞特总结道。

图1：和她的团队开发的机器蛇可以扭转并向不同方向移动。这些蛇形机器人可以向前滚动，慢慢地爬上某人的腿，甚至可以游泳

在卡内基梅隆大学开始工作后，乔塞特和同事开始开发自己的蛇形机器人。典型的蛇形机器人通过金属容器互连，每个部分内部都有电机和电子元件。乔塞特的团队对蛇形机器人进行了编程，使其像真正的蛇一样移动，例如滑行和向前倾斜。该机器人还可以以非蛇形的方式移动，例如滚动。乔塞特的蛇形机器人可以在草地上爬行，在池塘里游泳，甚至可以爬上旗杆。

这些机器人还有另一个特点：它们可以在狭小的空间内机动。 “蛇可以进入我们无法进入的地方，因此这种机器人也可以用来拯救生命，”乔塞特说。例如，地震发生后，蛇形机器人也许能够帮助找到被困在倒塌建筑物中的人。事物中的人。对于救援人员来说，搜索这些建筑物将极其危险且困难。但在配备摄像头的蛇形机器人的帮助下，救援人员可以在距废墟安全距离处搜寻幸存者。在搜救人员的帮助下，乔塞特在德克萨斯州一个名为“灾难城”的救援训练设施中测试了他的机器人。

但乔塞特想知道他的蛇机器人是否也能用于医学。对于某些心脏手术，医生必须打开患者的胸腔并切开胸骨。这些手术的恢复是极其痛苦的。如果医生可以通过在身体上切一个小孔并发送一条细长的机器蛇来进行手术会怎么样？的团队目前正在与哈佛医学院的心脏外科医生 Marco 合作研究这个想法。

在胸部塑料模型上练习使用机器人，然后在猪身上测试机器人。他给猪注射了麻醉剂，这样它们就没有任何感觉了。然后他在猪的胸口下挖了一个小洞，将蛇形机器人30厘米长的“头”插入其中。泽纳迪使用操纵杆将机器人移动到猪的心脏后面。然后，他将手术工具穿过机器人的身体，并使用该工具对动物的心脏进行手术。一家总部位于波士顿的公司目前正在为接受外科手术的患者采用该技术。

蛇机器人甚至可以用来寻找古代文物。乔塞特正在探索将机器人送入埃及考古遗址的可能性，这些遗址以前对于人类来说太小或太危险。配备摄像头的蛇形机器人可以向科学家展示里面有什么，甚至可能找到文物。 “即使在这个团队工作了 15 年，我仍然乐此不疲地观看我们的蛇形机器人的移动，” 说。

听从领队

纽约大学理工学院的机械工程师毛里齐奥·波菲利（）也在建造类似动物的机器人。但他有一个不同的目标，那就是帮助真正的动物。波菲里的团队建造了一个看起来像鱼的机器人。研究人员希望他们的机器能够足够令人信服，让真正的鱼接受机器鱼作为其群体的一部分。通过这种方式，机器人可以将鱼引诱远离危险的地方，例如漏油区域。

图 2：和他的团队设计并建造了一个模仿鱼的机器人

斑岩一直对动物很感兴趣。成长过程中，他最喜欢的活动之一就是去动物园。但波菲利也喜欢他在日本漫画中看到的机器人。因此，当他开始创建自己的实验室时，他决定将这两种兴趣结合起来。

科学家们已经知道鱼类喜欢成群结队地游泳。鱼群的领导者会产生尾迹，这是在其深处留下的混乱水域。由于跟随另一条鱼游泳比单独游泳消耗的能量要少得多，因此许多鱼会跟随领导者，从而形成鱼群。为了弄清楚鱼是否会接受机器人的领导，的团队首先建造了鱼形机器人。它灵活的尾巴可以前后摆动，推动机器人前进。波尔菲里解释说，为了让真正的动物与该设备互动，鱼需要看到看起来像它们的东西，比如像它们一样游泳。

研究人员将鱼形机器人放置在实验室的水道中，让机器鱼的尾巴以不同的速度敲击水流。然后，他们添加了真实的鱼，例如金色光芒，并测量了金色光芒在鱼形机器人附近停留的时间。他们还观察了鱼是在机器鱼的前面还是后面游动。如果机器鱼的尾巴不摇的话，金鱼也不会太在意。但当机器鱼的尾巴以一定的速度移动时，鱼就开始在它后面游动。波尔菲里认为鱼会跟随机器人，因为这将使它们节省能量。？

不过，并不是所有的鱼都会跟随机器鱼，波菲利的团队现在正试图找出原因。工程师可能需要使用几个不同的机器人，每个机器人吸引或排斥不同的鱼，以吸引尽可能多的追随者。

波尔菲利的团队还在开发一种机器人潜艇来帮助圈养的动物。带螺旋桨的潜艇可能会伤害动物。因此，研究人员正在开发一种“安全”的潜艇，其所有活动部件都在里面。水族馆训练员可以使用机器人潜艇与海豹或海象等动物玩耍。例如，训练员可以将食物附在潜艇上，让动物“狩猎”，就像它们在野外捕猎猎物一样。

有个性的机器人

当 Maja （Maja？）上高中时，她编写了一个可以与某人“交谈”的计算机程序。用户可以在计算机中输入消息，然后程序将显示回复。现在，洛杉矶南加州大学的一名机器人专家正在领导一个名为“社交辅助机器人”的项目。这些设备可以说话、做手势和移动。

图 3：的团队正在设计一款机器人，可以帮助有沟通困难的人练习社交技能

马塔利克希望她的机器人能够帮助患有疾病或身体残疾的人。例如，患有阿尔茨海默病的人会遇到记忆和大脑功能问题，可能需要心理锻炼方面的帮助。中风后试图恢复手臂功能的人可能需要鼓励继续进行有益的锻炼。然而，由于没有足够的人来提供所需的所有帮助，因此需要“技术干预”。

在一项研究中，马塔利克的团队测试了机器人帮助中风患者康复的效果。中风通常是由于大脑中的血管破裂或血栓阻止血液流向大脑而引起的。中风期间少量细胞死亡。因此，身体的后期部分（如手臂）可能会变得脆弱或麻木。患者必须继续锻炼才能恢复功能。然而，这些练习可能很困难且令人不愉快。

马塔里克和她的同事对齐膝机器人进行了编程，以督促患者进行锻炼，然后监测患者的动作。如果这个人积极地使用他或她的手臂，机器人就会发出鼓励的话。研究小组在六名中风患者身上测试了机器人。当机器人在场时，与没有提示的情况下相比，患者往往会更长时间地进行锻炼并遵循指令。

接下来，研究人员测试了机器人的个性是否会影响人们对它的反应。机器人可以直接接近患者，大声说话，并做出强有力的声明，例如“你能做到！” 其他时候，研究人员让机器人表现得更加害羞。在此期间，机器人与患者保持一定距离，温柔地提供建议，例如“我知道这很难，但请记住这是为了你好”。

在这项研究中，健康成年人用较弱的手进行锻炼。这些任务类似于中风患者努力康复的任务，例如移动铅笔或翻阅报纸。研究小组发现，当机器人的性格与自己相似时，人们练习任务的时间会更长。

马塔利克还致力于开发机器人来帮助自闭症儿童。患有这些疾病的儿童在与人沟通和互动方面存在困难，马塔利克希望机器人能够帮助这些孩子练习社交技能。机器人比人类有一个优势，它永远不会感到疲倦、沮丧或愤怒。

的团队设计并编程了一个 1 米高的人形机器人，它可以发出声音、四处移动和吹泡泡。在一项研究中，研究人员观察了八名患有自闭症谱系障碍的儿童如何应对。一些孩子似乎很喜欢这个设备，与机器人交谈，玩它并试图让机器跟随他们。其他孩子似乎对此感到不舒服，也许是因为电机发出的声音。孩子们远离机器人，靠近父母或靠墙。

团队正在努力改进，以便机器人能够显示孩子的良好反应或消极反应。例如，如果一个孩子靠墙躲着，他可能会后退，发出鼓励的声音，或者干脆关掉电机。

、和只是当今众多从事机器人技术工作的工程师中的一部分。马塔利克说：“无论你想创造一个探索海洋、前往外太空、帮助老年人还是执行医疗程序的机器人类人机器人，我们在这个领域可以做的几乎没有限制。”