据Science News for Students报导，每当说起机械人的时刻，你能够会想到《机械人总发动》（Wall-E）中的机械，它的设计是为了完成很多无聊的义务，好比紧缩渣滓。但现在的工程师们正在制作能做更多风趣任务的机械人，好比蛇形机械人未来可以在地动后寻觅受益者，或许赞助大夫停止手术。水下机械人或许可以或许率领鱼类阔别情况灾害，人形机械人可以赞助得了疾病或身材残疾的人。
为这些机械人编程并制作它们长短常吸惹人的任务。很多研讨人员对试验室中的机械停止修补，并编写盘算机软件来掌握它们。美国卡内基梅隆年夜学的豪维·乔塞特（Howie Choset）说：“它们是市情上最好的玩具。”乔塞特是个机械人专家，重要从事机械人设计、编程和制作任务。
奇异的蛇形机械人
当乔塞特照样个孩子的时刻，他对任何能挪动的器械都感兴致——汽车、火车、植物。他把马达放在小玩具汽车上，以让它们挪动。后来，在高中时，他制作了相似于小型汽车的挪动机械人。
为了持续从事机械人研讨任务，乔塞特在年夜学里进修盘算机迷信。但当他在帕萨迪纳的加州理工学院读研讨生时，乔塞特发明同事们正在研讨比遥控汽车更酷的器械——机械蛇。有些机械人只能向前、向后或阁下挪动。然则蛇形机械人可以歪曲着前去分歧的偏向，而且可以在很多分歧的地形上前行。乔塞特总结道：“机械蛇比汽车风趣很多。”
图1：乔塞特及其团队研发的机械蛇，它可向分歧的偏向歪曲前行。这些蛇形机械人可以转动向前，渐渐地爬上或人的腿，乃至还会泅水
开端在卡内基梅隆年夜学任务后，乔塞特和同事们开端开辟他们本身的蛇形机械人。典范的蛇形机械人由金属容器相互衔接起来的，每一个部门都由马达和电子部件在外面。乔塞特的团队给蛇形机械人编程，让它像真实的蛇那样挪动，好比滑行懈弛慢进步。这类机械人也会以不属于蛇的方法挪动，好比转动。乔塞特的蛇形机械人可以爬过草地，在水池里泅水，乃至爬上旗杆。
这些机械人还有别的一个特色：它们可以在狭窄的空间中灵活。乔塞特说：“蛇可以进入我们没法达到的处所，是以这类机械人也能够被用于抢救性命。”举例来讲，在地动产生以后，蛇形机械人或许可以或许赞助人们发明被困在坍毁修建物中的人。关于救济人员来讲，搜寻那些修建物长短常风险和艰苦的。然则，在装备了摄像头的蛇形机械人的赞助下，救济人员可以在废墟的平安间隔外搜索幸存者。在搜救人员的赞助下，乔塞特在德克萨斯州名为“灾害之城”的救济人员培训基地测试了他的机械人。
然则乔塞特想晓得，他的蛇形机械人能否在医学上也有效。关于有些心脏手术来讲，大夫必需翻开病人的胸部，切开胸骨。而这些手术的恢复长短常苦楚的。假如大夫可以经由过程在身材上开个小洞并发送修长的机械蛇来完成手术，成果会若何？乔塞特团队今朝正与哈佛医学院的心脏内科大夫马可·泽纳迪（Marco Zenati）协作研讨这个设法主意。
泽纳迪在胸部的塑料模子上演习应用机械人，然后在猪身上测试机械人。他给猪注入麻醉剂，如许它们就不会有任何感到。然后，他在猪的胸腔上面挖了一个小洞，拔出了30厘米长的蛇型机械人的“头”。应用把持杆，泽纳迪让机械人挪动到猪的心脏后部。然后他经由过程机械人的身材将手术对象穿过，并用这个对象在植物的心脏长进行手术。波士顿一家名叫Medrobotics的公司如今正在为接收内科手术的患者调剂该技巧。
蛇形机械人乃至可以用来搜刮现代文物。乔塞特正在摸索将机械人送入埃及考古遗址的能够性，这些遗址以往太小或太甚风险，人们没法进入。装有摄像头的蛇形机械人可以向迷信家展现外面的器械，乃至能够找到人工成品。乔塞特表现：“即便在与团队协作了15年以后，在不雅察我们的蛇形机械人活动时，我依然不会觉得厌倦。”
跟随引导者
纽约年夜学理工学院的机械工程师莫里吉奥·波菲力（Maurizio Porfiri）也在制作相似植物的机械人。但他有分歧的目的，即赞助真实的植物。波菲力的团队制作出看起来像鱼的机械人。这些研讨人员愿望他们的机械有足够的压服力，让真实的鱼可以或许接收机械鱼作为他们群体的一部门。如许，机械人便可以把鱼从风险的处所引开，好比漏油区域。
图2：波菲力及其团队设计并制作了模拟鱼的机械人
波菲力一直对植物很感兴致。在他的生长进程中，他最爱好的运动之一就是去植物园。但波菲力也爱好在日本漫画中看到的机械人。所以当他开端创立本身的试验室时，决议将这两个兴致联合起来。
迷信家们曾经晓得，鱼类爱好三五成群地泅水。鱼群的引导者会发明出尾迹，也就是在它们深挚留下凌乱的水域。因为在另外一条鱼的尾流中泅水所消费的能量比零丁泅水要少很多，是以很多鱼类会追随引导者，并是以构成鱼群。为了弄清晰鱼能否会接收机械人的引导，波菲力的团队起首要建造鱼形机械人。它灵巧的尾巴可以往返摆动，推进机械人向前。波菲力说明说，为了让真实的植物与这个装配互动，鱼须要看到些看起来像它们的器械，好比像它们一样泅水。
研讨人员把鱼形机械人放在试验室的沟渠里，让机械鱼的尾巴以分歧的速度拍取水流。然后他们参加了真实的鱼，好比金光鱼，并丈量了金光鱼待在鱼形机械人邻近的时光。他们还不雅察，这条鱼是在机械鱼后面照样前面游动。假如机械鱼的尾巴没有摆动，金光鱼就没怎样留意它。然则当机械鱼的尾巴以必定的速度挪动时，鱼就开端跟在它前面游动。波菲力以为鱼会追随机械人游动，由于那会让它们更节俭能量。？
不外，其实不是一切的鱼都追随机械鱼进步，波菲力的团队如今正试图找出缘由。工程师们能够须要应用几个分歧的机械人，每一个机械人吸引或排挤分歧的鱼，以吸引尽量多的跟随者。
波菲力的团队还在研制一种机械人潜水艇，用来赞助圈养的植物。带有螺旋桨的潜艇会损害植物。是以，研讨人员正在研制一种“平安”的潜艇，它的一切活动部件都在外面。水族馆的练习人员可使用机械人潜水艇与海豹或海象等植物游玩。例如，驯兽师可以把食品附在潜艇上，让植物“捕食”，就像它们在野外捕食猎物一样。
有性情的机械人
当玛雅·玛塔里克（Maja Matari?）上高中时，她曾编写一个盘算机法式，可与或人“攀谈”。用户可以在盘算机中输出新闻，法式随后会显示答复。如今，位于洛杉矶南加州年夜学的一位机械人专家正在引导名为“社会帮助机械人”的项目。这些装备可以措辞、做手势，四周走动。
3：玛塔里克的团队正在设计一种机械人，可以赞助有沟通妨碍的人演习社交技巧
玛塔里克愿望她的机械人赞助身患疾病或怀孕体残疾的人。例如，得了阿尔茨海默病的人会涌现记忆和年夜脑功效成绩，能够须要心思演习的赞助。中风后试图恢复手臂功效的人，能够须要勉励来持续做无益的演习。可是，因为没有足够的人来供给所需的各类赞助，这就须要“技巧参与”。
在一项研讨中，玛塔里克团队测试了机械人赞助中风患者的恢复情形。中风平日是因为年夜脑中的血管决裂或血液凝聚招致血液没法流向年夜脑而至，大批细胞在中风时逝世亡。所今后来的部门身材（像手臂），能够变得软弱或麻痹。病人必需赓续地锤炼能力恢复功效。但是，这些演习能够是艰苦和不高兴的。
玛塔里克和她的同事为膝盖高的机械人编程，催促病人停止锤炼，然后监测病人的活动。假如这小我自动地应用他或她的手臂，机械人就会给出勉励言辞。研讨小组在6名中风患者身上测试了这个机械人。当机械人在场时，病人常常会比没有提醒的情形下更久地停止锤炼，并遵守指令。
接上去，研讨人员测试了机械人的性情能否影响了人们对它的反响。机械人可以直接接近患者，年夜声措辞，并做出无力的陈说，好比“你能做到！”其他时刻，研讨人员会让机械人以更害臊的方法行为。在这段时光里，机械人与患者坚持着必定间隔，温顺地提出一些建议，好比“我晓得这很难，但记住这是为了你好。”？
在这项研讨中，安康的成年人用他们较弱的手停止锤炼。这些义务与那些尽力从中风中恢复过去的病人类似，好比挪动铅笔或翻阅报纸。研讨小组发明，当机械人的性情与本身类似时，人们就会更久地演习他们的义务。
玛塔里克还在研讨赞助得了自闭症儿童的机械人。得了这些疾病的儿童在与人交换和互动方面存在艰苦，玛塔里克愿望机械人能赞助这些孩子演习社交技能。机械人比人更有优势的处所在于，它从不觉得疲惫、懊丧或恼怒。
玛塔里克团队设计并编程了1米高的人形机械人Bandit，它可以制作乐音、四周挪动和吹泡泡。在一项研讨中，研讨人员不雅察了8个得了自闭症谱系妨碍的儿童若何应对Bandit。有些孩子仿佛爱好这个装配，他们和机械人攀谈，与它游玩，并试图让机械随着他们。其他孩子仿佛对其觉得不太舒畅，或许是由于Bandit马达收回的声响。这些孩子阔别机械人，接近他们的怙恃或靠着墙待着。
玛塔里克团队正在努力于改良Bandit，以便机械人可以展现孩子好的反响或负面反响。例如，假如孩子躲在墙边，Bandit能够会退后，收回使人鼓舞的声响，或许爽性关失落马达。
玛塔里克、乔塞特和波菲力只是明天很多努力于机械人研发的工程师之一。玛塔里克表现：”不管你是想发明出摸索陆地的机械人，照样到外太空观光、赞助白叟或履行医疗法式的机械人，我们在这个范畴所能做的工作简直没有任何限制。”
