致力于推動(dòng)技術(shù)革新與進(jìn)步的全球科技專業(yè)人員組織IEEE(電氣與電子工程師協(xié)會(huì))，近期邀請多位專家會(huì)員分享了他們在機(jī)器人研究領(lǐng)域的最新成果。在這些創(chuàng)新項(xiàng)目中，他們將一系列的技術(shù)與機(jī)器人結(jié)合，設(shè)計(jì)出可用于救災(zāi)應(yīng)急處理、醫(yī)療救護(hù)以及生物機(jī)械工程等專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新機(jī)器人。
機(jī)器人救生員：更安全的溺水救星
在酷熱的天氣里，人們喜歡游泳消暑，因此夏季往往是溺水事故的高發(fā)期。據(jù)國際救生聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，全球每年約有120萬人死于溺水。為了更好地保障游泳人士的安全，IEEE會(huì)士、美國德克薩斯州農(nóng)工大學(xué)機(jī)器人輔助搜索及救援中心主任羅賓·墨菲博士，正在開發(fā)一款能用于緊急救援的水上滑行機(jī)器人EMILY。該機(jī)器人是長約4英尺的圓柱體，可以漂浮在水面上，由救生員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。救援機(jī)器人EMILY的“游泳”速度比救生員快，能迅速抵達(dá)溺水者身邊進(jìn)行施救。同時(shí)，得益于遠(yuǎn)程操作，EMILY還能在洪水暴發(fā)時(shí)進(jìn)行搜索和救援。
據(jù)墨菲博士分析，“溺水者往往會(huì)在水中激烈掙扎，讓救生員難以靠近，甚至威脅救生員的個(gè)人安全。我們在設(shè)計(jì)EMILY的搜救模式時(shí)，特地參考了空間關(guān)系學(xué)理論。這是一門研究人們?nèi)绾卫每臻g進(jìn)行交流的心理學(xué)科，探討空間對人的行為、交流與社交互動(dòng)的影響。由此，我們確保EMILY以更溫和的行為進(jìn)行施救，讓溺水者允許這個(gè)機(jī)器人接近，并將他們帶到安全地帶。”
輕便、低能耗的機(jī)械骨骼：行動(dòng)不便者的福音
基于電吸附技術(shù)的離合裝置的研究成果，IEEE會(huì)員、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)生物機(jī)械工程專業(yè)史蒂夫·科林斯教授研發(fā)出一款能夠幫助殘障或復(fù)健期病人提高活動(dòng)能力的機(jī)械外骨骼。這款輕量級、低能耗及高靈活性的機(jī)械骨骼，能夠幫助行動(dòng)不便的人士獨(dú)立完成更多簡單的日常任務(wù)，例如舉起和搬動(dòng)較重的物件。這款機(jī)械骨骼應(yīng)用了電吸附技術(shù)的離合裝置，它是科林斯教授此前的研發(fā)成果——無動(dòng)力腳踝外骨骼的升級版。無動(dòng)力腳踝外骨骼可以幫助佩戴者在步行時(shí)減少7%的能量消耗。
“在構(gòu)思這臺電吸附離合裝置的時(shí)候，我們重點(diǎn)考量了如何在低功率的情況下實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。”科林斯教授介紹說，“在義肢和機(jī)械骨骼設(shè)計(jì)中，最困難的是要開發(fā)出能夠真正幫助佩戴者的實(shí)用功能。借助電吸附技術(shù)，我們成功地將成百上千個(gè)獨(dú)立控制的輕薄、低耗的小型離合裝置裝配到單個(gè)機(jī)械骨骼內(nèi)，這完全顛覆了固有的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。”
人工智能算法：提高外科手術(shù)成功率
約翰斯·霍普金斯醫(yī)療的最新研究報(bào)告指出，在美國每年有超過25萬的患者因醫(yī)療過失而死亡。這讓醫(yī)療過失致死成為全美排名前三的死亡原因之一。為了提高外科手術(shù)的成功率，IEEE會(huì)士、華盛頓大學(xué)生物機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任布萊克·議納福德教授正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展關(guān)于Raven機(jī)器人的研究。Raven機(jī)器人是一款半自動(dòng)的外科手術(shù)機(jī)器人，它能夠協(xié)助外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，提升操作的靈巧性和精準(zhǔn)度，大大減少手術(shù)過失發(fā)生的幾率，避免患者在術(shù)后產(chǎn)生并發(fā)癥甚至死亡。
議納福德教授介紹道：“我們發(fā)現(xiàn)某些對戰(zhàn)型視頻游戲的角色設(shè)計(jì)過程中使用的人工智能算法‘行為樹’，能夠很好地轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化醫(yī)療程序中使用的建模語言。人工智能行為樹有一些應(yīng)用可以直接使用在Raven機(jī)器人的編程中，這為成千上萬的患者帶來了更高精準(zhǔn)度、最低創(chuàng)傷性的先進(jìn)治療手段。”
實(shí)際上，不僅在外科手術(shù)領(lǐng)域，人工智能還被應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域的其他方面以減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。據(jù)IEEE會(huì)士、南京大學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘研究所(LAMDA)負(fù)責(zé)人周志華教授介紹，醫(yī)院里的影像科醫(yī)生每天需要看大量的醫(yī)學(xué)影像，長時(shí)間的精神高度集中會(huì)讓人特別疲累，增加診斷失誤的風(fēng)險(xiǎn)。而應(yīng)用在醫(yī)學(xué)影像處理上的人工智能，能幫助醫(yī)生篩查、剔除正常的影像，讓醫(yī)生集中精力觀察可能患有疾患的影像，從而顯著減輕醫(yī)生的日常工作量。周志華認(rèn)為，“一直以來，主流的人工智能技術(shù)都在往減輕人類繁雜重復(fù)的勞動(dòng)方向發(fā)展。未來，人工智能將變得更加智能化、更便于人們?nèi)粘Ｊ褂谩！?/p>