由 Pieter Abbeel 领导的加州大学伯克利分校的一组研究人员正在致力于创造智能机器人，这些机器人是可教的，无需预先编程即可学习新技能。 Abbeel 和他的团队还成立了一家名为 Embodied Intelligence 的初创公司，旨在开发人工智能 (AI) 软件，使机器人能够向人类学习以执行复杂的任务。
另一天在 AI 软件公司 Embodied Intelligence，又一次讨论数学公式。从左到右：研究科学家张天浩、首席科学家兼总裁 Pieter Abbeel、首席技术官 Rocky Duan 和首席执行官 Peter Chen。该团队还在加州大学伯克利分校进行机器人研究。将机器人自动化实施到商品和专业制造中有很多优势管道。机器人非常适合长时间持续地执行重复性任务、执行可能危险的任务以及执行需要精确度的任务。
实施机器人的局限性自动化包括需要决策、灵活性、适应性和工作学习的任务。为复杂任务编写机器人程序也可能既费钱又耗时。
Embodied Intelligence 致力于弥合人类与机械手能力之间的巨大差距。
Abbeel 在加州大学伯克利分校机器人学习实验室的研究为具身智能铺平了道路。该实验室的早期成就包括教机器人打结；可靠且自主地折叠以前看不见的不同尺寸的毛巾，并将盖子拧到水瓶上。
为了让机器人执行复杂的任务，研究人员必须教他们如何适应环境的变化。大多数机器人被编程为在受控环境中处理特定任务，并被编程为处理任务的每个步骤。 Abbeel 的团队没有对机器人进行编程来处理任务的每个步骤，而是对它们进行编程以观察和模仿演示任务的人类。
具身智能将使用机器学习方法，包括深度强化学习、深度模仿学习和“小样本”学习。深度学习大致上受到了我们感知世界并与世界互动的人脑神经网络的启发。模仿学习是一种通过示范观察获得技能的方法。 Few-shot learning是机器人从几次演示中获得新技能的能力，最终目标是通过one-shot或单次演示获得新技能。 Abbeel 的团队展示了如何更有效地获取机器人技能
来自 Intuitive Surgical 的达芬奇手术系统是为机器人操作而设计的远程操作系统的一个例子外科医生的手部动作被转化为体内微型仪器的更小、更精确的动作。然而，手术系统可能很昂贵，并且需要专门的硬件。
Abbeel 的团队发现，通过虚拟现实远程操作进行的机器人操作在演示和演示方面更加直观和自然执行复杂的任务。
VR 远程操作使人类操作员和机器人能够感知相同的 3D 环境。这允许更高质量的演示和几乎消除人为错误或视觉干扰（即人类根据机器人无法获得的信息做出决定）。因此，收集的数据质量更高，转化为机器人学习新技能的速度更快。
“我们在这里看到的是，任何可以使用 VR 耳机的人都可以快速教会机器人新技能，”彼得说Chen，Embodied Intelligence 的联合创始人兼首席执行官。
该计划的关键是切换到学习技能的机器人系统，而不是执行一系列事件。理想情况下，这个想法可以被推断以适应给定任务的变化和变量，尽管讲师演示变化甚至错误。
更复杂的任务将需要更多数据和高质量的数据。研究人员将需要确定执行给定任务需要多少数据。
Abbeel 说，我们的目标是将前沿的 AI 研究引入机器人技术
北卡罗来纳州立大学的 ACL 修复创新技术
北卡罗来纳州立大学的研究人员正在研究制造开发可以模仿软组织特性和功能的新型植入式医疗产品。围绕组织工程和再生临床方法的研究表明有望克服前交叉韧带 (ACL) 和半月板修复的当前挑战。
目前，医疗植入物和产品正被用于身体的许多不同领域和应用，例如：骨科、心血管起搏器和除颤器、神经修复和药物输送。
随着人们的平均寿命预期增加，与年龄有关的疾病，如退行性关节病的数量增加。例如，骨关节炎和类风湿性关节炎会影响活动（滑膜）关节的结构，包括髋关节、膝关节、肩关节、踝关节和肘关节。治疗关节炎疾病根本原因的有效方法很少，在许多情况下，临床医生只能通过治疗症状来解决问题唱药物或设备。
植入式医疗设备是治疗多种关节炎病症的核心，包括用于关节炎髋关节和膝关节的全关节假体。
大多数植入式医疗设备目前由生物惰性金属、聚合物（塑料）和陶瓷制成。可生物降解和生物活性材料和活细胞将很快取代生物惰性金属和聚合物来创造活的功能性组织和器官。
Rohan Shirwaiker 的“3D 组织制造”研究团队正专注于关于工程组织的设计和可扩展制造技术。他们正在研究生物材料和生物制造过程之间的相互作用如何影响 3D 支架和生物打印结构的结构和功能特征。基于对这些材料-过程-结构-功能关系的理解，他们正在开发新的生物纤维阳离子方法和组织工程医疗产品，主要用于骨科，与其他工程师和外科医生合作。
Shirwaiker 的一项关键发展包括创造解剖学上的能力设计了由纳米纤维-水凝胶生物墨水制成的膝关节半月板软组织结构。人类脂肪来源的干细胞被封装在生物墨水中，并使用基于挤压的增材制造技术对材料进行生物打印。他的团队在 ACS Biomaterials Science and Engineering 上发表的一篇论文中详细介绍了他的团队对生物墨水和基于挤压的 3D 生物打印加工技术的研究。
在最近的另一项研究中, Shirwaiker 的团队使用大鼠模型展示了可生物降解的 3D 打印聚合物支架的多孔微结构如何影响工程组织的细胞和细胞外基质特性。这些知识将有助于创造生物替代品用于替代组织，例如膝半月板和 ACL。
开发新的生物制造工艺也正在进行中，以创建更接近地模仿结构和功能的工程组织这种矫形软组织的特性。
如果传感器适合……
来自佛罗里达州的工程师大学的高性能材料研究所与法国里昂国家应用科学研究院的科学家合作，开发了新的传感器技术，可以使可穿戴技术的制造成本更低，并且对运动更敏感。
可穿戴技术正在兴起——适用于家庭和工作场所。可穿戴设备本质上是一个具有传感、数据处理、存储和通信能力的智能平台。许多可穿戴设备还包括提供信息流的接口和功能返回给用户。
可穿戴技术正在快速发展并被应用于：临床应用和监测健康状况、治疗听力受损的人、身体健康跟踪和数据与通信的同步。许多设备向用户提供反馈。例如，监测设备持续测量和监测血糖水平并将数据传输给用户。
可穿戴设备在功能方面正在迅速发展，包括功能和大小，具有实时应用程序。
收集高质量数据的核心是传感器的接触点。如今，大多数商业上可行的传感器都是由金属或半导体材料制成的。半导体传感器比金属材料对运动更敏感，但又硬又脆。金属传感器更灵活，但对运动和 ar 不那么敏感
佛罗里达州农工大学-佛罗里达州立大学工程学院，佛罗里达州立大学和佛罗里达农工大学联合工程学院的工程师开发了一类比目前可用的工业传感器更灵敏、结构更灵活且制造成本更低的传感器。传感器外形更小，对运动更敏感，更灵活，因此能够贴合身体表面，制造成本更低。在 Materials in Design 上发表的一篇论文中详细介绍了研发，包括运动传感器的特性。
运动传感器是使用七微米薄、称为巴基纸的纯、耐用碳纳米管的柔性薄片。这种新型传感器是在商用喷墨打印机上打印的。
FSU 高性能材料研究所的研究人员详细介绍了传感器的特性主义。在将运动传感器集成到织物手套中后，研究人员进行了灵敏度研究。他们发现新型传感器更灵活，对细微的运动和张力更敏感。研究人员正在努力开发更薄的传感器材料，以便无缝集成到服装或其他可穿戴产品中。
研究人员使 Kapton 超越薄片状态
p dir="LTR" align="LEFT">弗吉尼亚理工大学的研究人员展示了一种新的聚合物加工技术，用于被认为是不可加工的聚合物。研究人员能够 3D 打印全芳族聚酰亚胺，以创建具有显着强度和耐热性的高性能结构。这种材料的正式名称为 Kapton，是一种由苯环内的碳和氢组成的芳香族聚合物，具有优异的热稳定性和化学稳定性。到目前为止，工程师只能使用 Kapton 作为 2D-th在电影中。
弗吉尼亚理工大学的研究人员创造了这些复杂的 3D 自支撑 Kapton 部件、格子砖和 VT 标志。它们以 200 µm 层、50 层进行处理，并以 7.6 毫米/秒的速度打印。紫外线强度为 20 mW/cm2，波长为 300–500 nm。Kapton 通常用于形成空间仪器外包装的多层绝缘材料，包括航天器和卫星，以保护仪器免受极热和极冷的影响。 Kapton 胶带还用于电子产品制造，以在生产过程中保护组件。
在发现之前，聚合物结构只能用于二维应用.弗吉尼亚理工大学的研究人员发现了一种合成聚合物的方法，为产品设计师和工程师利用 Kapton 的卓越材料特性作为 3D 对象。
科学学院化学教授 Timothy Long 和机械工程教授 Christopher Williams，
Long 还领导大分子创新研究所 (MII)。 Williams 是 MII 的副主任，也是增材制造系统设计、研究和教育 (DREAMS) 实验室的主任。
Long 的研究生团队开发了新的合成程序，Williams 的团队考虑了什么可以实现 3D 打印。
他们的联合研究在名为 Advanced Materials 的期刊中有详细介绍。
随着工程师开始打印试验，化学家们调整了配方，使材料与打印系统兼容。该发现聚酰亚胺的新合成工艺的每一步都为在 AM 中加工材料以创建高性能 3D 结构铺平了道路。
最大的之一目前在增材制造工艺中使用的材料的局限性是聚合物在 300°F (149°C) 以上的机械强度损失。
新合成的聚酰亚胺在非常大的温度范围内表现出稳定性并保持其性能高于 680° F (360°C)。 “我们现在能够在增材制造工艺中使用有史以来温度最高的聚合物——变形温度比任何其他现有的可印刷聚合物高约 285°F (141°C)，”Williams 说。 “该材料的强度也与传统加工的薄膜 Kapton 材料相当。” （该材料在降解前的耐热上限为 1020° F [549°C]）。
