Astro机器狗。来源：FAU

 会学习的机器狗

Astro 是Charles E. Schmidt科学学院的FAU 机器感知和认知机器人实验室（MPCR）的产品，它使用的是由美国工程和机器人设计公司Boston Dynamics开发的四足机器人系统。

在波士顿动力公司的工作基础上，FAU团队将一个类似杜宾犬的3D打印技术所制造的头部安装到四足机器人身上。头部的内部具有计算机模拟大脑，利用深度神经网络，通过声音输入和视觉信号来训练这只机器狗，因此这只机器狗的学习和表现来自其经验，具有执行有用任务的潜力。

制作这只机器狗的科学家在认知神经科学方面拥有广泛的专业知识，包括研究大脑的行为，神经生理学和嵌入式计算方法。

ASTRO机器狗受人类大脑工作原理的启发，通过机器学习变得活灵活现，可以帮助解决世界上一些最复杂的问题。

Astro机器狗目前被描述为“训练中的小狗”，目前Astro只响应“坐下”，“站立”和“躺下”等命令。随着时间的推移，科学家声称Astro将学会理解和回应手势，检测不同的颜色，理解多种语言，与无人机协调，区分人脸，甚至识别其他狗。

Astro能够通过集成感应设施（如高科技雷达成像，相机和定向麦克风）实时与其环境进行交互。这些设备使Astro能够检测多种模态的环境数据，包括光学，声音，气体和雷达。

ASTRO机器狗配备了一套Nvidia Jetson TX2图形处理单元，具有4 teraflops（万亿次浮点运算）的计算能力。目前每秒计算量达4万亿次，这为Astro提供了处理其感官输入并根据其感知做出自主行为决策的能力。

凭借其感官输入，处理和计算能力，MPCR团队打算让Astro充当信息侦察员。最终，机器狗将能够穿越崎岖的地形，并对危险情况作出反应。此外，根据科学家们的说法，它可能能够通过面部识别数据库对人类面孔进行分类，通过闻到空气来检测异物，还可以响应落在人类听觉范围之外的遇险呼叫。

Astro机器狗的主要任务可能包括检测枪支和爆炸物，以协助警察，军队和安全人员。除武装服务外，Astro还可以通过编程为视障人士提供服务，或提供医疗诊断监控。科学家们还在训练机器狗，从而作为飓风侦察和军事演习等搜索和救援任务的第一响应者。

近年来，3D打印为多个人工智能机器人的发展做出了贡献。由于其设计和制造能力，该技术也正在软机器人领域获得深化发展。

波士顿动力公司正在通过3D打印来开发其人形机器人Atlas。该机器人专为搜索和救援而设计，能够在不平坦的地面上行走，慢跑，跳过障碍物，并从坠落中自行站起。3D打印在Atlas腿部的发展中发挥了重要作用，其灵活性和可操作性不可或缺。

ETH苏黎世机器人工程师通过3D打印创建了一款自学滑冰机器人。这个机器人在今年的达沃斯世界经济论坛上展出，并参加了一场冰球比赛。

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根据Fraunhofer ILT，他们成功地将机器人技术、激光扫描技术与新光学技术相结合，再辅以过程监控系统，创建了一个创新的轻型机器人，这样的机器人可以用作智能工业助理（iiwa），在生产中通过与人类的密切合作来辅助生产。值得注意的是，LaserTAB据说是第一个将要序列化生产的“敏感机器人”。

3D科学谷了解到，一般来说机器人用来实现相对比较大尺度空间的运动工作，而在微电池焊接这样的小尺度空间运动工作中，对机器人的运动精密程度则要求很高，而LaserTAB机器人在触摸焊接点时可以“感觉到”焊点的位置，从而开始焊接过程。这意味着不再需要额外的辅助措施，也不再需要那些用于定位的复杂夹具。

根据Fraunhofer ILT，LaserTAB机器人将打开机器人的新应用空间，用户只需要将机器人引导到位置，机器人就开始了对焊点位置的精确搜索，并实现准确的定位。

3D打印技术被用于LaserTAB机器人的制造，通过选择性激光熔化技术，Fraunhofer ILT 3D打印了机器人的铜连接件。之所以采用3D打印技术，是因为这个连接件的形状很特殊，通过传统的制造工艺很难实现。

 当机器人遇见3D打印

3D打印技术在机器人领域的应用已经作为一项专门的应用在铺展开来。就在2017年初，EOS还宣布支持瑞士Devanthro学会，以及在慕尼黑工业大学展开的Roboy项目。该项目旨在提升仿人机器人技术，不断优化Roboy模型，直到其性能可与真实人体的敏捷度、稳健性和灵活性相媲美。

而第一款原型“Roboy初代”已用肌肉与肌腱替代了以往在关节处安置的马达。这一成果的实现离不开增材制造技术的大量使用——包含骨头和肌肉在内的整个Roboy模型的骨骼结构，都是由EOS的塑料增材制造机器打造而成。采用工业3D打印有几大关键优势，其中就包括可实现复杂的功能性几何结构，并可保持硬件得以不断的快速迭代。

3D打印技术使得构造高度复杂并极其轻巧而稳固的结构成为可能。它实现了高度的设计自由、优化及功能性的整合，并以较低的单位成本开展小规模生产。Roboy的研发从上述优势中均有获益：突破传统的制造工艺限制，建造复杂的功能性几何结构使得Roboy团队可以在几何部件上直接实现部分功能。相应地，打造这款模型的复杂性得以降低，并直接省去了一些原本必不可少的组装步骤。比如，Roboy的手和前臂是一体化设计而成的，包括联结其中的一些关节处及每根指头的指骨都属于一个整体。

在未来，随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人将在社会和工作中扮演越来越重要的角色，直至极具危险性和重复性的工作都将由机器人来完成。因此，相较于传统机器人，打造出相近于人体形态特征的机器人将具有明显优势。

首先，已被证实的是，模仿人体骨骼肌系统可以打造出敏捷、灵活并稳固的机器人。此外，仿人机器人使得人与机器的互动极大易化，且更直观而自然。几百年来，人们都在努力使环境更适应需求，而仿人机器人因此可以更好地融入这一环境，从而降低适应成本。此外，打造与人体结构相兼容的机器人还将有助于运用外骨骼和修复术等手段，增强或修复人体活动性能。

而无论是Fraunhofer的这款LaserTAB敏感机器人，还是EOS所支持的Roboy仿生机器人，这里面3D打印都发挥了用于制造复杂零部件的独特价值，而正是这些内部的复杂性再加上控制技术的发展，共同推动了机器人的进步，使得它们变得越来越智能、灵敏。

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公司刚推出的新版Create——一个简化可操纵版Roomba，就是为配合3D打印目的而设计的。你仍然需要到商店购买某些配件——你不能打印电机和电路板——但是你可以利用Thingiverse之类的网站提供的设计文件打印各种Create和Roomba配件，比如固定清洁刷头的支架。

虽然这不是什么巨大的进步，但是正如iRobot的CEO柯林·安格（Colin Angle）所言，3D打印最终会让你不再需要购买任何预构件。“Roomba会变成你在家就能够打印的文件，”他说道。Create的新功能能让公司为那一天的到来做好准备，同时也为各种DIY人士提供了一个平台。

虽然我们离任意打印各种硬件的那一天还有些距离，但是人们现在已经开始打印包括医疗器械和数据中心装备在内的各种物件。Create在这方面也能够发挥自己的作用。

iRobot在2007年就推出了最初版本的Create，该产品深受机器人爱好者的欢迎，尤其是那些喜欢在家组装机器人的学生。

有人用初代Create打造过一个iPod DJ，能够跟随你的脚步同时播放歌曲，还有能够在足球场划线的机器人，甚至是踢足球的机器人。但是公司已经很久没有更新过该产品了。最初的电路板已经无法通过欧盟的标准测试，目前只能在美国市场销售。现在推出的全新版本拥有更新的电子器件，更强大的电机。最为重要的一点是：为配合3D打印配件和各种定制而做出的产品设计。iRobot同时提供各种3D打印文件，比如载货框。

公司的工程师发现用户一般没有改动初代产品的基本功能，只是在其上做出各种改进。为此，他们特地在Create 2上留出各种扩展空间，让用户能够更加自由地发挥自己的想象力。

印第安那大学的Anna Eilering, Giulia Franchi 和 Kris Hauser创造了直观地控制各种不同类型的机器人的一个经济实惠的方式，控制方式通过安装3D打印制造出来的机器人臂称为ROBOPuppet。目前，机器人远程操作有许多重要的应用，尤其是应对危险环境的核设施，搜索和救援，去除爆炸装置以及机器人手术试验，这种远程技术适用的范围还在继续扩大。

目前的机器人操作界面包括操纵杆或者键盘等控制器，当远程控制的时候经常发生混乱的信号导致不够精确的动作出现，印第安那大学的解决方案就是针对这一问题的。

会思考的机器人－Baxter允许用户通过移动它来自动程序，其运动的物理轨迹通过编码器来记录，使得操作人员无需编程背景或懂机器人操作。

ROBOPuppet基本上是一个实时版Baxter，可定制，仅需要35小时即可完成，其中3D打印需要29小时，机器人通过Makerbot打印，总费用大约是85美元，而主要成本并不是机器人，而是微控制器Arduino UNO microcontroller。

这意味着任何人可以在家里面打印ROBOPuppet，并且有能力创造自己想要的ROBOPuppet。

该项目的网站提供了一个详细的列表包括如何建立应用软件和硬件来制造属于自己的ROBOPuppet：

－下载目标的机器人的CAD模型
－检查各接合面，确定吃讯
－按预定尺寸创建CAD模型
－修改机器人的网格允许联合编码器组件的安装以及任何额外的硬件访问。
－打印ROBOPuppet
－清洁打印模型和修正支撑结构。
－安装接头处的控制器组件。
－组装的ROBOPuppet
－安装螺栓等零部件
－运行线路
－测试编码器和组件。

（3D科学谷编译自3dprint, 欢迎转载并链接至：www.51chape.com)