哈佛大学的科学家们正在努力推动新机器时代的到来，他们想让蜷缩在工厂角落里的机器成为我们的日常生活。当然，这些机器人会换其他形式给人看。
欢迎来到新机器时代。具有不同天赋的科学家可以使用先进的材料、廉价的传感器、3D打印和强大的计算机来帮助。机器人研发的速度。
在上一个机器周期，创新改变了我们的工厂和仓库，但是这些机器人更适合在可控的环境下工作，大部分时间在公众视野之外。对于哈佛和世界其他地方的研究人员来说，新的目标是让机器出现在“主干道”上。“在科幻小说中，这种场景我们已经听了50多年了。”哈佛大学工程和应用科学教授罗伯特·伍德说。“不过，像这样。机器人它在哪里？"
下一代机器人他们必须广泛地进入现实世界。他们不仅要在森林和田野中跋涉，做繁重的体力劳动，还要把人背出去。当然，在厨房做一些家务是必不可少的。这不是瞎猜，毕竟和亚马逊一样。零售巨头们已经开始用无人机送货，自动驾驶测试车已经成为很多城市的新景观，可以扫地，可以擦窗户。机器人也成为了很多家庭的标配。
然而，这些任务只是未来。机器人在紧急情况下，他们不得不做一些精细的工作，如灾难搜救，帮助残疾人重新奔跑，修复受伤的心脏，甚至为人类而战。
工程学教授罗伯特·豪(Robert Howe)说:“当然，现在我们已经掌握了很多技术，过去十年的技术突破使我们能够建造足够伟大的东西。机器人来解决现实问题。"
新势力推动者
哈佛最近机器人田间的一系列行动使这一死水复活了。大学教授乔治·怀特塞德斯提到他很灵活。机器人在世界范围内的突破与哈佛在柔性材料物理和微流体方面的成就密切相关。
最早的推动灵活型机器人这是日本R&D人员成为趋势，这是在90年代。最近，Whitesides、Wood和一些大学的创新使该领域复苏，为新的设计和功能铺平了道路。机器人它不再是僵硬的齿轮，不再是杠杆驱动的铁结。
“通过新材料的应用，我们已经取代了旧的控制。机构。”怀特塞德斯说。说这话的时候，他手里拿着一个看起来像海星的橡胶夹子。只要充满空气，就能牢牢抓住一个物体。”如果没有新材料和新技术，老土机器人没有创新的一天。"
研究者的努力创造了各种新的天马行空的风格。机器人有的即使被车辆碾过也能正常工作。此外，它们还用蠕动和爬行来代替翻滚和僵硬的前进。此外，这些机器人它还促进了新制造工艺的发展，如3D打印。更有趣的是，这些机器人成为国家地理杂志内容生产的利器，在海底采集了大量前所未见的珊瑚。当然，创新也催生了大量新的。公司新产品的商业化对包括农场、仓库、生产线在内的各行各业都更加方便。
“将创意转化为商品的过程也相当有趣。”怀特塞德斯说。"机器人我解决的第一个问题出乎意料，整个商业化进程比我预想的要快很多。"
哈佛大学技术发展办公室的Sam Liss指出，初创公司喜欢软机器人技术。公司已经能够提供相对简单的机器人研发方法。
“新创造公司结构相当成熟。”他说短短几年，软机器人、右手机器人和根机器人等。公司已经拔地而起了，以后肯定会更多。公司加入进来。这个变化对哈佛也是一个启发。我们不仅要重视R&D，还要致力于将R&D成果转化为有影响力的实用产品。"
哈佛大学机器人“力量”的野蛮生长主要靠保尔森工程与应用科学学院，生物工程系也有贡献。教职工、学生和社会成员普遍反映机器人在开发工具和设备方面的大量投资对他们的工作产生了深远的影响。
“对我的工作来说，这些工具非常重要，学生和博士后终于有了一个得心应手的家伙。”伍德说。
协力
哈佛大学一直有一个机器人虽然核心团队只有十个左右的专家，但他们会定期交流合作。海陆空专家小组机器人都拿去吧，只要能帮助人类完成工作。当然，这些机器人也体现了开发者的创新意识和思维。
“我们建造了许多意想不到的东西。机器人"计算机科学教授拉迪卡·纳格帕尔说. "飞行，攀爬，可穿戴。机器人已经成为现实。目前的机器人但是他们更加狂野。他们比传统印象中更像动物。轮式车辆或金属骨架。"
这些机器人RoboBee的代表之一是由Wood开发，Nagpel软件控制。这种昆虫大小的飞行机器人它不仅可以改造成测量工具，还可以在灾区、农业病虫害甚至战区采集数据和图片。这么小的体积，完全不需要传统的机械杠杆、齿轮等现成零件，需要的不仅仅是天才设计师。
"以RoboBee为例，它使用的零件在市场上是买不到的."伍德说。“我们必须从头开始:新的制造工艺、启动器、传感设备、计算架构甚至储能都必须克服。此外，控制机器人动作的算法也是从零开始，之前的老经验没用。虽然有很多挑战，但我们真的很喜欢这个过程，不仅仅是研发成功后的喜悦和新功能，还有整个过程中沉淀的新技术。"
伍德举了一个例子:飞行。机器人使用的传感器和执行器可以移植到生物医学设备中，因为微创手术设备(如内窥镜)的“尺寸”相当重要。
工程和应用科学教授沃尔什指出，医学机器人它们受到工业界的高度重视，主要是因为它们对人类生活质量的积极影响。目前，沃尔什的实验室正在制造一种柔性外骨骼服。也许有一天，他们能让中风患者重新站起来，用自己的脚步丈量自然。
哈佛大学机器人医疗系机器人研究中还有一个独特的优势，那就是哈佛医学院及其下属的16所。医院和研究机构他们确切地知道病人需要什么样的支持。
例如，在美国国立卫生研究院的支持下，豪和波士顿儿童医院儿科主任皮埃尔·杜邦已经合作多年，他们想用机器人解决心脏手术。如果能成功，就可以用微创手术代替痛苦的开胸手术。
“这绝对是患者的福气，创伤和风险都小很多。”杜邦说。“我们正在做的事情是临床医生甚至不敢想的。”
沃尔什还将柔性外骨骼技术授权给ReWalk Robotics。 公司后者计划今年推出临床试验产品，并在五年内将这一概念转化为商店中的商品。
我们要做的是一个真正能提高人类生活质量的产品。沃尔什说。
沃尔什的研究成果能够应用在医学上要感谢美国国防部高级研究计划局(DARPA)，尽管他们原本想利用外骨骼技术来打造超级士兵。不过现在该技术已经成功下放至民用领域，不仅可以解决心脏手术，还有望让脊椎损伤和中风患者重新站起来。
“柔性系统概念的前提是，它必须足够轻，不受限制，对人类生物特征的影响最小，它的作用就像肌肉一样。”沃尔什说。“现在的问题是，这样的制度真的对人们的流动性有积极作用吗？”
从室内跑步机和长途行军测试来看，增强效果在15%左右。此外，沃尔什的团队还在测试中帮助中风患者提高了行走效率，减少了四肢之间的功能不对称。未来，该团队还有其他的山要爬，比如减轻外骨骼服的重量，增加系统辅助，确保服装与自然动作同步。
行为问题
除了解决机器运动的问题，了解它们是如何思考的也同样重要，这也是哈佛研究人员一直在琢磨的问题。工程和计算科学助理教授Scott Kuindersma对增强控制系统有自己的看法，他认为可以完全释放。机器人的潜力。
“在我看来，身体能力完全合格。机器人建造起来并不难。”昆德斯马说但是这些机器人但无法实现自身的动态极限，在实际工作中也不够健壮。从根本上说，这是一个计算的问题。"
最近，Kuindersma的敏捷机器人实验室迎来了两只名叫凯西的脚。机器人它看起来像一只鸵鸟。敏捷机器人 公司Cassie设计的是Kuindersma说的完全合格的体能。机器人。
"凯西仍然使用敏捷机器人公司的旧控制器."Kuindersma说。“它到达实验室后，我们做的第一件事就是删除这个控制器。随后，我们将开发新的算法，并努力机器人将运动能力推向极限，Cassie将成为一个实验平台。如果一切顺利，我们将在未来用它来展示高速户外运动的能力，Cassie将在整个运动过程中使用高频视觉传感器反馈来规划动态行走动作。"
“想想山羊在山涧里跳跃。如果他们不能迅速决定把脚放在哪里，恐怕会掉下悬崖，而在那种复杂的地形中选择落脚点并不容易。我们想做的是让机器人也有像山羊一样的能力。”昆德斯马说。
与Kuindersma专注于控制复杂动作的意图不同，Nagpal更关注如何驱动复杂的群体行为。
"我们的实验室一直有通过简单实现复杂的传统."纳格帕尔说。“个人能力再强，也是有极限的，所以我们更愿意依靠群体的力量来实现目标。团队合作也是自然界的普遍规律。”
为了实现自己的目标，纳格帕尔在很多地方研究了擅长团队合作的动物，比如纳米比亚的白蚁和巴拿马的军蚁。它们是群居昆虫，无需中枢部署就能完成具有挑战性的任务。
“自然环境中有典型的例子。达到完美的合作没有很多条件。我们也想复制这种模式。”纳格帕尔说。“如果我们成功了，我们可以在它们之间使用许多不复杂的部件。协作它并不复杂，但仍然可以实现复杂的目标。"
根据这个概念，Nagpal开发了一个小规模的机器人 Kilobot，它只需要遵循简单的准则，比如位置和接近度。机器人行动。形成集群后，Kilobot可以执行复杂的任务。在一次演示中，这些小家伙排成了类似海星的队伍，但整个过程不需要复杂的计算机大脑或控制系统。她的团队还开发了一个受白蚁启发的模型。机器人形成集群后，可以在用户指定的区域工作。
“我们可以设定相关的规则，这样他们就总能建立正确的结构。”纳格帕尔说。“而且你不用担心这个组里有10个还是50个单位。机器人，这些机器人他们不需要知道同伴的位置，甚至不需要知道他们的具体任务。"
在Nagpal看来，这种集群是可行的机器人有很多潜在的应用场景，可以快速应对灾害，比如为救灾人员搭建沙袋墙。随着环境传感器的增加，它还可以执行探索任务。Nagpal的实验室还开发了机器鱼，价格便宜。机器人它可以用作潜艇探测器，取代昂贵的潜艇。
纳格帕尔指出，Kilobot的诞生是科技飞速发展的结果。新技术不仅增加了新系统的复杂性，还大大降低了成品零件的成本。价格。
“我本来觉得玩硬件就是浪费钱，因为那个时候，一个机器人要价10万美元。”纳格帕尔说。但现在我改变了主意，因为。机器人成本降到了几百美元，我的实验室里有几千个小家伙，成本才20美元。"
Nagpal已经将Kilobot的技术授权给K-Team(一家小公司机器人制造商)，现在全球已经有10个实验室使用了Kilobot，其中两个甚至组建了规模为1000的Kilobot集群。
“Kilobot创造了一个充满活力的研究领域，我甚至无法想象其他实验室建立的新系统。”纳格帕尔说。
未来的创新者
教授们努力培养新一代。机器人同时，大学生也在积累知识和经验，他们将成为21世纪的下半叶。机器人发展的支柱。之后还有无数的创新者在他们的婴儿期，他们可能在实习，也可能通过哈佛的。机器人俱乐部联系人机器人或者坐在教室里听。如果你搜索“在哈佛的课程中”机器人“这个词，可以画含微。机器人、人工智能、控制理论等多样化的课程。
“非正式机器人也正在成为一种设计和建造。机器人的新范例。哈佛设计学院的讲师查克·霍伯曼说。目前，在高科技实验室里做着复杂而庞大的工作机器人现在已经不流行了，学生们随手拿起手边的日常材料，用便宜的电脑零件组装起来。机器人是新的趋势。
“哈佛开设这样的课程主要是为了培养学生的发散思维。”霍伯曼说看到学生的作品，你会非常惊讶，因为他们中的一些人甚至只是纸片和塑料片。但是，有了快速成型技术和一些市场上能买到的电子元件，我们的学生可以让一张纸在家里自由行走，这张纸甚至可以根据周围的环境改变路线。见证奇迹的时刻就是设备开启的时刻，这也是年轻设计师非常重要的体验。"
课堂之外，学生的实践能力也有不同程度的提高。去年，哈佛的本科生机器人俱乐部解决了一系列设计问题。俱乐部成员表示，虽然大家来自不同的部门，但都有精通计算机科学、机械工程和电子工程的大牛，但机器人它是一个跨学科的项目，所以大家必须在齐心协力。
年仅17岁的沙恩·埃里克森(Shaan Erickson)认为这个俱乐部对她的思维影响很大，她想在未来的汽车行业大显身手。“它让我大开眼界，看到了一个全新的领域，我愿意为它贡献自己的力量。”