工程师们正在制造能做更多有趣工作的机器人
根据《学生科学新闻》，每当提到机器人时，你可能会想到《华尔街日报》上的机器，它被设计用来完成许多无聊的任务，比如压缩垃圾。但是今天的工程师正在制造能做更有趣工作的机器人，比如能在地震后找到受害者或在未来帮助医生进行手术的蛇形机器人。水下机器人也许能引导鱼远离环境灾难。人形机器人可以帮助患有疾病或身体残疾的人。
编程和制造这些机器人是一项非常有吸引力的工作。许多研究人员在实验室修理机器，并编写计算机软件来控制它们。卡内基梅隆大学的豪伊·乔塞特说:“它们是市场上最好的玩具。”乔塞特是机器人专家，主要从事机器人设计、编程和制造。
神奇的蛇机器人
乔塞特小时候，他对任何能移动的东西都感兴趣——汽车、火车、动物。他把马达装在玩具车上，让它们动起来。后来，在高中时，他制造了一个类似小型汽车的移动机器人。
为了继续从事机器人研究，乔塞特在大学里学习了计算机科学。但当他还是帕萨迪纳加州理工学院的研究生时，乔塞特发现他的同事们正在研究比遥控汽车更酷的东西——蛇形机器人。有些机器人只能向前、向后或左右移动。然而，蛇形机器人可以转向不同的方向，可以在许多不同的地形上移动。乔塞特总结道:“蛇形机器人比汽车有趣得多。”
图1:由乔塞特和他的团队开发的蛇形机器人可以向不同的方向扭动。这些蛇形机器人可以向前滚动，慢慢爬起一条腿，甚至可以游泳。
在卡内基梅隆大学工作后，乔塞特和他的同事开始开发他们自己的蛇形机器人。一个典型的蛇形机器人通过一个金属容器相互连接，每个部分都由一个电机和电子元件组成。乔塞特的团队给蛇机器人编程，使其像真正的蛇一样移动，比如滑行和缓慢移动。机器人也会以不属于蛇的方式移动，比如滚动。乔塞特的蛇形机器人可以爬草，在池塘里游泳，甚至爬旗杆。
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。乔塞特说:“蛇可以进入我们无法到达的地方，所以这种机器人也可以用来拯救生命。”例如，地震后，蛇形机器人可能能够帮助人们找到被困在倒塌建筑中的人。对救援人员来说，搜索那些建筑是非常危险和困难的。然而，在装有摄像头的蛇形机器人的帮助下，救援人员可以在远离废墟的安全距离内搜寻幸存者。在救援人员的帮助下，乔塞特在德克萨斯州名为“灾难之城”的救援训练基地测试了他的机器人。
但是乔塞特想知道他的蛇形机器人在医学上是否也有用。对于一些心脏手术，医生必须打开病人的胸部并切开胸骨。从这些手术中恢复是非常痛苦的。如果医生可以通过在身体上打一个小洞，然后送一个细长的蛇形机器人来完成手术，会发生什么？乔塞特团队目前正与哈佛医学院的心脏外科医生马尔科·泽纳蒂合作研究这一想法。
泽纳迪在胸部的塑料模型上练习使用机器人，然后在猪身上测试机器人。他给猪注射麻醉剂，这样它们就不会有任何感觉了。然后，他在猪的胸部下挖了一个小洞，并插入了30厘米长的蛇机器人的“头”。泽纳迪用操纵杆把机器人移到猪心脏的后面。然后，他将手术工具穿过机器人的身体，并用它对动物的心脏进行手术。波士顿的医疗机器人公司目前正在为接受手术的病人调整这项技术。
蛇形机器人甚至可以用来搜寻古代文物。乔塞特正在探索将机器人送到埃及考古遗址的可能性，这些遗址太小或太危险，人们无法进入。装备有摄像头的蛇形机器人可以向科学家展示里面的东西，甚至可以找到人工制品。乔塞特说:“即使在团队工作了15年后，我仍然不厌倦看着我们的蛇形机器人移动。”
跟随领导者
纽约大学技术学院的机械工程师Maurizio Porfiri也在制造类似动物的机器人。但是他有不同的目标，那就是帮助真正的动物。卟啉的团队制造了一个看起来像鱼的机器人。这些研究人员希望他们的机器足够令人信服，真鱼可以接受机器鱼作为他们群体的一部分。这样，机器人就可以把鱼从危险的地方带走，比如漏油区域。
图2:卟啉和他的团队设计并制造了一个模仿鱼的机器人。
卟啉症一直对动物感兴趣。当他长大时，他最喜欢的活动之一是去动物园。但是波蒂略也喜欢日本卡通中的机器人。所以当他开始建造自己的实验室时，他决定将两种兴趣结合起来。
科学家已经知道鱼喜欢成群游泳。一群鱼的领头人会在它们的深处留下一条痕迹，也就是一条浑水。因为跟随另一条鱼游泳比单独游泳消耗的能量少得多，所以许多鱼会跟随领头的鱼，从而形成一个鱼群。为了弄清楚鱼是否会接受机器人的领导，卟吩的团队将首先建造一个鱼形机器人。它灵活的尾巴可以前后摆动，推动机器人前进。卟吩解释说，为了让真正的动物与设备互动，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在实验室的运河里，让机器鱼的尾巴以不同的速度拍打水面。然后他们加入真鱼，例如金鱼，并测量金鱼停留在鱼形机器人附近的时间。他们还观察了这条鱼是在机器鱼的前面还是后面游动。如果机器鱼的尾巴不摆动，金鱼就不会太注意它。但是当机器鱼的尾巴以一定的速度移动时，鱼开始在它后面游动。卟吩认为鱼会和机器人一起游泳，因为这会为它们节省更多的能量。？
然而，并不是所有的鱼都跟随机器鱼，卟啉症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。
卟吩的团队还在开发一种机器人潜水艇来帮助圈养动物。带螺旋桨的潜艇会伤害动物。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，训练者可以将食物附在潜水艇上，让动物“狩猎”，就像它们在野外猎食一样。
有个性的机器人
当玛加·玛塔里？当她在高中的时候，她写了一个计算机程序来和某人“交谈”。用户可以在计算机中输入一条信息，然后程序会显示一个回复。现在，洛杉矶南加州大学的机器人专家正在领导一个名为“社会辅助机器人”的项目。这些设备可以说话、做手势和四处移动。
图3:马塔莱克的团队正在设计一个机器人，可以帮助有沟通困难的人练习社交技能。
马特里希望她的机器人能帮助患有疾病或身体残疾的人。例如，老年痴呆症患者可能有记忆和大脑功能问题，可能需要心理锻炼的帮助。试图在中风后恢复手臂功能的人可能需要鼓励继续做有益的锻炼。然而，因为没有足够的人来提供各种帮助，这需要“技术干预”。
在一项研究中，马特莱克团队测试了在机器人帮助下中风患者的康复情况。中风通常是由血管破裂或大脑中的血液凝固引起的，这阻止了血液流向大脑。少数细胞在中风期间死亡。因此，身体的后半部分(如手臂)可能会变得脆弱或麻木。病人必须不断锻炼才能恢复功能。然而，这些练习可能既困难又不愉快。
马特里奇和她的同事给齐膝高的机器人编程，督促病人锻炼，然后监控他们的运动。如果这个人主动使用他或她的手臂，机器人会给出鼓励的话语。该团队在六名中风患者身上测试了该机器人。当机器人出现时，病人通常会比没有提示和遵循指令时锻炼更长时间。
接下来，研究人员测试了机器人的性格是否会影响人们对它的反应。机器人可以直接接近病人，大声说话，并做出有力的声明，比如“你能行！”在其他时候，研究人员会让机器人以更害羞的方式行动。在此期间，机器人与病人保持一定的距离，并温和地提出一些建议，如“我知道这很难，但记住这是为了你好。”？
在这项研究中，健康的成年人用他们较弱的手锻炼。这些任务类似于那些试图从中风中恢复过来的病人，比如移动铅笔或阅读报纸。研究小组发现，当机器人与自己性格相似时，人们会更长时间地练习他们的任务。
马特里克也在研究机器人来帮助自闭症儿童。患有这些疾病的儿童在与人交流和互动方面有困难。马特里希望机器人能帮助这些孩子练习社交技能。机器人相对于人类的优势在于它从不感到疲倦、沮丧或愤怒。
马特里奇的团队设计并编程了一个1米高的人形机器人班迪特，它可以制造噪音、四处走动并吹泡泡。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班迪特。一些孩子似乎喜欢这个装置。他们和机器人交谈，玩它，并试图让机器跟着他们。其他孩子似乎对此感到不舒服，也许是因为强盗汽车的声音。这些孩子远离机器人，靠近他们的父母或者靠墙。
马特里克的团队正在致力于改进班迪特，使机器人能够显示出孩子们的积极或消极反应。例如，如果孩子躲在墙边，班迪特可能会退后一步，发出鼓励的声音，或者干脆关掉马达。
马特里奇、乔塞特和卟吩只是当今致力于机器人研发的众多工程师之一。马塔莱克说:“无论你想创造探索海洋的机器人，还是去外太空旅行、帮助老人或进行医疗程序的机器人，在这个领域我们能做什么几乎没有任何限制。”。(小)