IEEE(电气与电子工程师协会)近期邀请多位专家会员分享了机器人研究领域的最新成果。在这些创新项目中,他们将一系列的技术与机器人结合,设计出可用于救灾应急处理、医疗救护以及生物机械工程等专业领域的创新机器人。

机器人救生员:更安全的溺水救星

在酷热的天气里,人们常常游泳消暑,因此夏季往往是溺水事故的高发期。据国际救生联合会统计,全球每年约有120万人死于溺水。为了更好地保障游泳人士的安全,IEEE会士、美国德克萨斯州农工大学机器人辅助搜索及救援中心主任罗宾•墨菲博士,正在致力开发一款能用于紧急救援的水上滑行机器人EMILY (Emergency Integrated Lifesaving Lanyard)。该机器人是长约4英尺的圆柱体,可以漂浮在水面上,由救生员进行远程控制。救援机器人EMILY的“游泳”速度比任何救生员都要快,能迅速抵达溺水者身边进行施救。同时,得益于远程操作,EMILY还能在洪水暴发时进行搜索和救援。 救援机器人EMILY 据墨菲博士分析,“溺水者往往会在水中激烈挣扎,让救生员难以靠近,甚至威胁救生员的个人安全。我们在设计EMILY的搜救模式时,特地参考了空间关系学理论。这是一门研究人们如何利用空间进行交流的心理学科,探讨空间对人的行为、交流与社交互动的影响。由此,我们确保EMILY以更温和的行为进行施救,让溺水者允许这个机器人接近,将他们带到安全地带。”

轻便、低能耗的机械骨骼:行动不便者的福音

基于电吸附技术的离合装置的研究成果,IEEE会员、美国卡内基梅隆大学生物机械工程专业史蒂夫•科林斯教授研发出一款能够帮助残障或复健期病人提高活动能力的机械外骨骼。这款轻量级、低能耗及高灵活性的机械骨骼,能够帮助行动不便的人士独立完成更多简单的日常任务,例如举起和搬动较重的物件。这款机械骨骼应用了电吸附技术的离合装置,它是科林斯教授此前研发成果无动力脚踝外骨骼的升级版。无动力脚踝外骨骼可以帮助佩戴者在步行时减少7%的能量消耗。 轻便、低能耗的机械骨骼 “在构思这台电吸附离合装置的时候,我们重点考量了如何在低功率的情况下实现能量的转换。” 科林斯教授分享道,“在义肢和机械骨骼设计中,最困难的是要开发出能够真正帮助佩戴者的实用功能。借助电吸附技术,我们成功地将成百上千个独立控制的轻薄、低耗的小型离合装置装配到单个机械骨骼内,这完全颠覆了固有的机械系统设计方式。”

人工智能算法:提高外科手术成功率

约翰斯•霍普金斯医疗的最新研究报告指出,在美国每年有超过25万的患者因医疗过失而死亡。这让医疗过失致死成为全美排名前三的死亡原因之一。为了提高外科手术的成功率,IEEE会士、华盛顿大学生物机器人技术实验室主任布莱克•议纳福德教授正带领团队开展关于Raven机器人的研究。Raven机器人是一款半自动的外科手术机器人,它能够协助外科医生进行手术,提升操作的灵巧性和精准度,大大减少手术过失发生的几率,避免患者在术后产生并发症甚至死亡。 外科手术机器人Raven 议纳福德教授介绍道: “我们发现某些对战型视频游戏的角色设计过程中使用的人工智能算法‘行为树’,能够很好地转化为自动化医疗程序中使用的建模语言。人工智能行为树有一些应用可以直接使用在Raven机器人的编程中,这为成千上万的患者带来了更高精准度、最低创伤性的先进治疗手段。”

实际上,不仅在外科手术领域,人工智能还被应用在医疗领域的其他方面以减轻医生的工作负担。据IEEE会士、南京大学机器学习与数据挖掘研究所(LAMDA)负责人周志华教授介绍,医院里的影像科医生每天需要看大量的医学影像,长时间的高度集中精神会让人特别疲累,增加诊断失误的风险。而应用在医学影像处理上的人工智能,能帮助医生筛查、剔除正常的影像,让医生集中精力观察可能患有疾患的影像,从而显著减轻医生的日常工作量。周志华教授认为,“一直以来,主流人工智能都在往减轻人类繁杂重复的劳动的方向发展。未来,人工智能将变得更加智能化、更便于人们日常使用。”

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