仿生机器人:一个力是好是坏?
生物仿生列
仿生机器人:一个力是好是坏?
在未来的反乌托邦版本,机器人横行和人类被迫的恐惧和furtiveness,向往的日子现场地下生活 - 今天,当我们仍然有选择的权力在我们自己的命运。
机器人领域,其中生物启发的设计中扮演着越来越大的部分,确实代表一个双刃剑在我们的社会,有能力为有好有坏。
上个月,在2015年国际人工智能大会(IJCAI)上,超过1000名机器人和人工智能研究人员签署了一封由“生命的未来”研究所提交给联合国的公开信。信中呼吁全面禁止发展能够在没有人类干预的情况下瞄准和杀死目标的武装人工智能。
这封信是由一些杰出的公民签名的,包括斯蒂芬·霍金和埃隆·马斯克,史蒂夫·沃兹尼亚克和诺姆·乔姆斯基。他们担心,在未来几年内,而不是几十年内,这些装置可能会变得如此普遍,以至于引发一场可怕的新军备竞赛,把相对廉价的大规模杀伤能力交到任何足够聪明的人手中。
这是机器人的阴暗面,以及谁是在外地工作的非常科学家看到一个迫切需要削减它。这些技术也提供了巨大的机会,以提高和改善生活,以及服用。在美国大学科研经费的世界,不幸的是,机器人的这两个方面往往纠缠。
无论是好是坏,机器人一直是仿生设计的一个主要应用场所。更多的有机器件在的,因为我们有能力处理信息进步的速度越来越快被开发,让事情变得更小,采用新材料具有新颖特性。
这种模式无疑将继续下去,而且它是人机接口集成这一更大的技术趋势的一部分。我们的机器将越来越逼真——也许,我们将越来越像机器(以谷歌玻璃为例)。
当高科技模仿生活
寻求使机器更加逼真通常都是围绕着研究人员调查了生活的一些基本属性:适应性;强度而不的柔韧性或耐久性损失;自我修复;和自组织。
实际上可以进化或成长在生物学意义上的机器更是少之又少。之所以提出机器更逼真已经有少做他们融入文化,如机械宠物狗,比增加的功能和作用。
如果大象的鼻子更易于采摘和放置,就像工程师所做的那样费斯托研究,然后通过各种手段,让我们使用此表来操纵装配线上的零件。
最近公布了若干这类功能驱动的创新,它们提供了对正在进行的调查范围的部分看法。所有这些都对可持续性有影响,因为所有这些都可能提高效竞彩足球app怎么下载率,但有些可能被证明是真正的变革。
适应性生物体包括除其他事项外对外界刺激的响应,。通常,这种反应在一定程度上指的信息的处理。反馈回路此信息处理的一种形式。
一个典型的例子是蝙蝠在寻找食物时使用声纳,根据追踪信号迅速改变飞行路线。蝙蝠会从它们的嘴巴或鼻子发出尖锐的声音,并在它们的耳朵里接收回声。蝙蝠比任何人造声呐阵列都要高效,在一个微小、轻便的飞行平台上管理复杂的过程。
弗吉尼亚理工大学的罗尔夫·米勒度过了他成年后的大部分时间研究蝙蝠.他最感兴趣的是用来发送和接收声纳信号的结构——所谓的蝙蝠鼻叶和耳朵。
这些结构具有复杂的形状,Mueller和他的同事们假设这些结构的挡板状形状和动态运动是高性能的关键。
使用高速摄像机,他们已经检测到扩音器样鼻叶都和耳朵这些运动。他们建立了这些结构的基本原型,并认为,这将导致对机器人导航更高效,更紧凑的传感器。
控制!
与此同时,哈佛大学(Harvard)的乔治•怀特赛兹(George Whitesides)一直是设计和建造softbots(或软体机器人)多年。他最近的贡献最大是海星灵感夹具,设想制造及自动化仓库使用。
海星是一个相对较小的数字建立在径向计划宏,多细胞生物中的一种,与附属物从一个中心点增长。海星使用在海水进出数百壶腹或泵送液压系统“脚”。每个壶腹的作用就像一个微小的火鸡涂油管,当水被抽出形成吸力。效果是通过许多脚非常有效地成倍增加。
人工原型从PDMS,或硅树脂制成,并且具有气动通道和充气单元的网络。当充气时的抓器的变化的整体形状,从尖端到中心卷曲。
这个动作模仿自然界中的许多现象,其中,材料本身的结构和性质创建一个动态变化。的开口松塔是其中交叉铺置的材料干燥以不同的速率和创建锥体,其允许种子掉出的尺度的卷曲的例子。
以这种方式设计动态设备通常会简化它们,从而避免了对复杂控制和驱动系统的需求——因此也往往使它们更便宜。这一发现促使怀特赛兹与他人共同创立了一家商业公司,软机器人,设计和制造行业的定制夹具。
材料问题
罗伯特·伍德,也是基于在哈佛,和他的同事那里,在加州大学圣地亚哥分校,已致力于softbots跳。其中一个特别的动力来自丁烷和氧气的燃烧,而不是机械弹簧。
然而,该设备的自然灵感表现在其材料组成上,其中聚合物被3D打印成精确的层,以便将材料从硬到软分级。
最好的一个例子,这种材料的变化自然是鱿鱼——软体动物中发现设法创建一个世界上最大的喙non-mineral物质,然而从这坚韧的身体通过改变蛋白质的比例,在其细胞糖和水。
这种功能分级的已经允许一种耐久性,设备要求,因为它的土地,避免在软硬接口创建典型的应力点。
克莱姆森大学(Clemson University)的迈克尔•波特(Michael Porter)和俄勒冈州立大学(Oregon State University)的同事们也将海马视为一种关节臂的灵感来源,这种关节臂代表了软硬机器人结构之间的中点。像更常见的动物鳞片或板一样,海马的尾巴有坚硬的个体单元,它们排列在一个灵活的系统中,从而解决了既强壮又灵活的矛盾需求。
海马尾具有相当刚性的,正方形棱柱帧是能够承受破碎内的内部接头。因为关节,尾部是高度灵活的,并且可以膨胀和收缩,因为每个四块板构成经过彼此的截面滑动的。
斯坦福大学的Mark Cutkosky和Stickybot的名声仿壁虎机器人可能爬上玻璃 - 也已经成功地展示了衍生人类攀登系统。
最近,Cutosky一直在调查的基础上范德华力干燥粘结剂的新应用程序:在垂直表面上着陆微型飞行器(微型飞行器)。他正在完善一种机制来施加和释放车辆的人工脚,应用刚够剪切力和表面积达到的效果。
是否改善的信息的流动,或材料的性能,或功能的范围内,研究人员正在把到机器人的世界一个以上的有机特性。
虽然这种进步是巨大的,但活细胞系统的复杂性和这些人工模型之间的巨大鸿沟仍然存在。
伍德最近在怀斯研究所(Wyss Institute)的一个播客节目中,简洁地描述了他的机器人研究工作:寻找动力和执行器。
“如果我有肌肉和脂肪(用工作)相当于,我们可以构建任何东西,”他说。
让我们希望,我们必须使用这些奇妙的发明,促进生命,而不是把它的智慧。