机器人是当今世界制造业顶端的明珠，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。进入21世纪以来，全球制造业正在向智能化、自动化、集成化和绿色化方向发展；作为智能制造的主力军，智能机器人技术已成为“第四次工业革命”的一个重要组成部分，正改变着全球制造业格局，带来了一场全新的技术革命。在这场革命中，智能机器人大有大的用途，小有小的作为，并出现了当今世界体积最大的智能机器人和体积最小的智能机器人。 在日本横滨，高达智能机器人最近亮相，它是有史以来最先进的1：1全尺寸高达。这台巨型机器人，高约18米，重约25吨，由200多块以钢铁和碳纤维增强聚合物制成的部件组成，并且还可以做出如跪下、转头、动手指等一些动作。该机器人是目前世界上体积最大的智能机器人，属于“高达”（Gundam）机器人系列。它是有史以来最先进的全尺寸高达，这样的工程挑战是巨大的。高达智能机器人是使用电动、智能设备和液压执行器的组合来完全驱动的机器人，以其24个自由度实现“高达状的运动”。高达是由日本动画监督富野由悠季先生创作的，给日本文化和动画领域留下了不可磨灭的印记。自1979年以来，高达已经出现在50多部电视剧和电影中，同时也出现在许多漫画和电子游戏中。 体积最大的智能机器人（图片源自网络） 这台机器人的每个细节背后，都承载着研究人员不懈的努力。举个例子，它每只手都有2米长，手指关节发达。由于它们安装在转动的手腕上，随着肘部和肩膀的移动，每只手的重量，包括所有的电机、电缆和车身，需要保持在200公斤以下，以确保链条上的电机能够顺利地工作。它正在使用开源机器人操作系统（ROS）和一款3D动态模拟器（Gazebo）进行开发，并且研究人员正在发布它的完整虚拟副本，有抱负的程序员可以使用它开发自己的动作和姿势。为了使它灵活的运动，研究人员尝试突破常见的电动机、传感器和执行器技术的局限性。鉴于新冠肺炎疫情影响，高达智能机器人将首期展示到2022年3月31日，感兴趣的人们还是有机会亲临现场观摩的。 将电子器件微型化，以致最终生产细胞大小的智能机器人，一直是工程师们追求的目标。微型智能机器人属于典型的微机电系统，其发展依赖于微加工、微传感、微驱动和微结构等方面。而致动器的定义，是指通过电、光信号，直接或间接控制机械结构，使之发生变形或移动等。一直以来，由于缺乏合适的微米级致动器系统，微型机器人技术的进一步发展受到限制。目前一些科技发达国家在微型智能机器人的研发中已取得了不少成果；微型智能机器人的体形很小，和蜻蜓或苍蝇一样大，有的甚至更小，小到我们看不见它们。在应用上，微型智能机器人可以用于医学、精密制造业的加工以及携带摄像机和微型光纤，进人人类无法到达的地方去察环境，存储或传输图像等。 体积最小的智能机器人（图片源自网络） 据英国《自然》杂志报道，美国宾夕法尼亚大学研究人员马克·密斯金先生及其同事，最近开发出了一款目前世界上体积最小的智能机器人，其尺寸小于 0.1毫米，人类用肉眼根本无法辨别。这一成果得益于这类与现有硅电子器件兼容的新型致动器的发展，实验中，他们在一块4英寸的硅片上，制造了超过100万个行走机器人。研究团队认为，这些是已知的第一个尺寸小于0.1毫米的智能机器人，其中板载电子装置用于控制驱动。它们都很坚固，能在高酸性环境和超过200开尔文的温度变化中生存下来，并且可以通过皮下针头注射，为探索生物环境内的应用带来了可能。 近年来，新一轮科技革命和产业变革蓄势待发。智能机器人作为智能制造技术、信息技术、控制技术集成创新的重大成果，在推动以智能化为特征的产业变革进程中发挥着日益重要的作用。不过，目前所有智能机器人的智能水平还很低，还难以满足社会需求，将其应用于实践还有待于通过智能传感技术与智能控制技术进一步智能化。但是，随着人工智能时代的到来，智能机器人将在众多领域得到应用；正如中国科学家及未来学家周海中先生在1990年发表的《论机器人》一文中所言：“智能机器人将在各行各业大显身手，推动着我们工作和生活的变革。” 文/李劲（作者单位：日本京都大学工学部） |
