行业动态（新技术）

沈阳自动化所2 项机器人研究获进展

近日，中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组取得了一项新进展：利用4D 打印技术制备的软体机器人在近红外光和磁场的联合驱动下，可实现弯曲形变、夹取及搬运功能。

据介绍，软材料通过利用内部能量变化和外部能量供应来产生形状变形和运动，对软体机器人技术的发展非常重要。该课题组研究人员合成了一种由温敏水凝胶（NIPAM）、纳米粘土（Laponite）和磁性颗粒（NdFeB）组成的新型磁性温敏智能水凝胶。水凝胶除了具有可调节的生物物理特性和变形能力外，还具有极佳的生物相容性。

据悉，4D 打印是直接将设计内置到打印材料当中，打印加工出可自动变形的结 构，在3D 打印的基础上增加了时间纬度（在设定的时间内变形）。研究人员从自然界中的生物获得灵感，利用4D 打印技术造出仿水母和仿扇贝等软体机器人。其仿水母机器人可以在外部磁场驱动下以平移、旋转、翻滚形式运动，翻过人体胃模型中的褶皱，完成微结构的主动夹取和搬运，并且在外部磁场和近红外光产生的热场的协同作用下，可以作为药物的载体并减少药物运输过程中的药物泄漏。

另外，该所在空间机器人自主操控方面也取得新进展，针对航天器平台和机械臂的动力学耦合提出基于时延估计的无模型解耦控制算法，相关研究成果发表在期刊《IEEE航空航天与电子系统汇刊》上。

空间机器人系统由航天器和机械臂组成，航天器平台和机械臂之间存在复杂的动力学耦合作用，其影响机械臂末端的操作精度。因此，如何有效抑制或补偿基—臂耦合作用是空间机器人领域的热点和难点问题。

该所空间自动化技术研究室科研人员基于时延估计（Time-delay estimation, TDE）算法和超扭转控制（Supertwisting control, STC），提出一种无模型鲁棒解耦控制算法。该方法本质为瞬态学习控制算法，通过引入常数对角阵对动力学模型进行改造，将新模型划分为线性项和新非线性项，利用模型前一时刻的观测信息和控制输入来估计当前时刻系统的新非线性项，实现系统高效解耦。该方法不需要实时计算系统模型参数，具有内在自适应性、计算效率高等优点。该成果将为后续开展空间机器人在轨服务和深空探测任务提供理论基础和技术支撑。

(来源：沈阳自动化研究所)

重庆大学研究出可跳跃软体机器人

日前，重庆大学等高校的科研团队研发出一款无腿软体机器人，可实现快速可控的持续跳跃，其相关成果发表在期刊《自然—通讯》上。

针对非结构化环境下软体机器人驱动效率低、可靠性不足的难题，研究人员提出高性能柔性电液驱动技术，并采用结构驱动一体化设计的方法，设计出该软体机器人。

该机器人重量仅1.1g，长度为6.5cm，跳跃高度可达自身高度的7.68 倍，跳跃距离每秒可达体长的6.01 倍。研究人员将两个驱动器模块连接在一起，还可以组合成一个双体机器人，它可实现138.4°/s 的转向速度。两种机器人均具有很强的运动和越障能力，通过集成温度、湿度传感器，机器人可以进入狭窄非结构化环境中完成环境感知和探测任务。

（来源：重庆大学）

可自我繁殖活体机器人Xenobots 3.0 顺利问世

近日，美国佛蒙特大学和塔夫茨大学研究团队利用一种全新的生物繁殖方式创造了一种可自我繁殖的活体机器人——Xenobots 3.0，未来或可用于收集海洋中的微塑料、再生医学等方面，该研究结果发表在期刊《美国国家科学院院刊》上。

早在前年，该研究团队利用非洲爪蟾（一种水生青蛙）早期胚胎中的皮肤和心脏细胞创造出活体机器人Xenobots（异种机器人），它们可在耗尽能量之前独立移动约一周，同时可自我修复和自然分解。去年3 月，Xenobots 2.0 活体机器人面世，其能够利用像头发一样的纤毛“腿”在物体表面快速移动，并具有记录信息的能力。此次全新升级的Xenobots 3.0 宽度仅有几毫米，具备可编程功能。

研究人员发现，如果将足够多的异种机器人放置在培养皿中彼此靠近，它们会聚集并开始将漂浮在溶液中的单个干细胞堆叠起来，数百个干细胞在它们如同“吃豆人”形状的“嘴”中组装成“婴儿”异种机器人。几天后，这些“婴儿”就会变成外观和动作都跟母体一样的新异种机器人，然后这些新的异种机器人会再次出去寻找细胞，建立自己的“副本”，就这样周而复始，不断复制。

据介绍说，为了让异种机器人在此类复制中更有效，研究人员利用人工智能技术测试了大量的模型，最终选择类似吃豆人一样的C 形状，这种形状能够在培养皿中找到微小的干细胞，聚集并完成复制。

虽然自我繁殖的生物技术用途令人担忧，但研究人员表示，这些机器人完全被封装在实验室中，它们可生物降解，也很容易被消灭，已通过美国联邦、州和机构各级伦理专家的审查。

（来源：科技日报）

仿生浮游机器人研制成功

受水黾（水面上常见的一种腿细长的昆虫）的启发，近日，美国加州大学河滨分校殷亚东教授研究团队开发出一种仿生浮游机器人，它可以持续地以水为燃料，通过光驱动在水面上自由运动，相关研究成果发表在知名学术期刊《科学机器人》上。

据介绍，仿生浮游机器人的动力来自于研究组研发的光驱动软体蒸汽振荡器，这是该项研究的一项重大突破。

研究人员开发了一种具有自适应振荡模式的光动力软振荡器，以响应不同强度的光照射。振荡器有三层结构，中间有水凝胶层包含等离子体纳米棒，可将光转化为热量并蒸发水分子以产生持续的蒸汽。通过控制光强度，产生的蒸汽气泡对振荡器的机械平衡产生可控的扰动，从而导致自适应的连续或脉冲振动。在持续光照下，它可以根据外界的光强度执行连续机械振动或者脉冲阻尼谐波振动。

研究结果表明，仿生浮游机器人在水面上的运动模式和速率可以通过调节光的功率来控制，在高功率光照下，该机器人进行连续、匀速的运动，在低功率光照下，其运动方式类似于水黾——脉冲式、有间断，并有周期性的加速减速过程。

据悉，该机器人未来有望在水处理、消毒和水路运输等方面得到广泛应用。

（来源：澎湃新闻）