为什么能有波士顿动力？美国机器人产学研发展之路揭秘！

近年来，美国波士顿动力机器人在国际舞台上频频展现其卓越性能，这背后离不开美国的机器人研究和创新的鼎力支持。那么，美国是如何逐步在机器人研究与创新的道路上取得如此骄人的成绩呢？这一切，不得不提到美国国家科学基金会（NSF）。

NSF作为美国独立的联邦机构，自诞生之日起，就肩负着促进美国科学进步的使命。其对计算机和工程基础研究的不懈支持，为计算机科学的蓬勃发展铺平了道路，其支持方向一度成为美国资本市场追逐的热点。而机器人行业，无疑是NSF自计算机领域以来看好的又一个新产业动能，虽然其发展经历了一段漫长的过程。

在机器人领域，美国在传感器、机器运动和计算机视觉等方面进行了早期投资。真正的“机器人”头衔的资助是在1972年才出现的，那时NSF的一笔项目赞助达$ 39,300，直接分配给德克萨斯大学奥斯汀分校的Laurent Siklossy，用于机器人相关的研究探索。

到了20世纪70年代中期，NSF的目光真正转向了机器人技术，并开始在机器人技术领域发力。被归类为机器人技术的第一个研究项目是机械臂（如下图所示），这款机械臂能够执行包装零件的视觉识别、重定向等任务，助力装配线的操作。这些由NSF资助的机器人项目旨在提高美国制造工艺的生产率，这一目标的实现一直持续到今天。

随着时代的推进，到了1980年代，NSF的资助开始增多，机器人技术的探索愈发多样化。俄亥俄州立大学的一支团队在NSF和高级国防部的支持下，开发了自适应车辆悬架机器人（ASV），被项目研究局（DARPA）称为“Walker”，能够在崎岖、多山、冰冷或泥泞的地形上进行货物运输。这个庞然大物长17英尺，宽8英尺，高10.5英尺，拥有六条支脚支撑其三吨重的铝制车身，设计用于工业和军事用途。

进入1990年代，研究人员在NSF的支持下开始探索新的环境应用，水下环境成为重点。全向智能导航器（ODIN）就是在这一时代诞生的球形自主水下机器人，它能够在所有六个方向上进行瞬时运动。研究人员还尝试开发移动式个人服务机器人，这些机器人在日常生活中发挥巨大的作用。例如，Nursebot的初衷就是帮助老年人日常生活，它能够在慢性病老人家中自动移动，提醒服药、与医生视频会议、收集患者数据等。这些应用实例充分展示了机器人技术在日常生活和工作中的巨大潜力。

美国的机器人研究与创新离不开NSF等机构的鼎力支持。从机械臂的研发到自适应车辆悬架机器人的开发，再到水下机器人的探索以及个人服务机器人的应用，美国机器人技术的研究与创新一直在不断前行。而这一切的成果，都离不开持续的投资和深入的研究探索。多年来，随着原型机器人的不断进化与改良，通用电气开发的医院机器人也逐步在退伍军人事务医院进行测试。它们是以一个始终秉持着改善生活的初衷的机器人为蓝本，不断迭代发展而来。（图片提供：卡内基梅隆大学）

研究人员一直设想机器人在灾难恢复和搜救中的广泛应用场景，而这一愿景在9/11事件后得到了实现。

以罗宾·墨菲（Robin Murphy）为代表的机器人专家，当时是南佛罗里达大学计算机科学副教授。在世贸中心倒塌后的第二天，她带着一支响应团队和一套智能的“有袋动物”机器人系统来到现场。这些机器人特别擅长在瓦砾中寻找生存空间，因为“母亲”机器人可以释放小型机器人去探索其他无法抵达的狭窄区域。墨菲的研究最初是由美国国家科学基金会（NSF）资助的。

从9月12日至23日，墨菲和她的团队带着六个城市搜索和救援机器人来到纽约，协助世界贸易中心的恢复工作。这些机器人在非常狭窄的环境下也能灵活机动，并带有前灯和摄像头，为救援工作带来了显著的优势。墨菲预测，搜救机器人将成为美国消防部门的标准装备。

随着2000年代的到来，工程师们致力于使机器人组件小型化，导致机器人的体积大大缩小。RoboBee项目就是一个明显的例子，该项目创造了能够自动飞行的微型机器人，它们可以像真正的蜜蜂一样协调与蜂巢的活动。最近，这些微型机器人在展览中展示了他们的复杂设计，并获得了波士顿科学博物馆年轻观众的赞誉。

（受苍蝇生物学的启发，RoboBee拥有亚毫米级的解剖结构和两个极薄的机翼，可以进行几乎不可见的快速摆动，每秒高达120次。经过十年的努力，RoboBees已经实现了垂直起飞、悬停和转向。图片来源：Kevin Ma和Pakpong Chirarattananon）

到了2010年代，机器人技术得到了更多的投资与合作。2011年6月，美国启动了国家机器人计划（NRI），旨在开发可以与人类协作或在人类旁边工作的机器人。该计划利用人类和机器人的不同优势来扩展或增强人类的能力，为机器人技术研究提供了重点和资金。自那时以来，NSF及其合作伙伴在机器人技术研究上的投资已超1.2亿美元。如今，机器人技术已经影响了我们生活的方方面面，从教育到医疗再到基础设施检查，都离不开机器人的身影。

马克·罗滕伯格，美国国家科学基金会前历史学家表示：“曾经只存在于科幻小说中的机器人如今已成为一种变革性技术，证明了NSF资助的基础研究如何深刻改变人类生活。”如今，机器人不仅在工业、医疗等领域发挥着重要作用，也成为了教育领域的得力助手，帮助学生更好地学习STEM知识。尽管机器人技术是一个新兴的研究领域，但其发展的根基却源远流长，涵盖了传感器技术、计算机视觉、人工智能、机械工程等众多看似不相关的领域。这些领域在机器人技术的融合中发挥着至关重要的作用。

那么，接下来会发生什么呢？

在科学创新的推动下，机器人技术已经取得了令人瞩目的进步。由国家科学基金会（NSF）资助的研究人员已经成功研发出新一代协作机器人。这些机器人不仅能够处理与人类紧密协作的关键任务，而且在安全性和灵活性方面也比之前的智能机器更胜一筹。

更令人振奋的是，我们甚至已经拥有了第一个人造机器人生物——xenobots。未来，与人类无异的全能机器人或许不再是遥不可及的梦想。这一领域的飞速发展不仅展示了科技的力量，也让我们对机器人技术的未来充满期待。