智能机器人在新材料方面遇到的挑战

智能机器人在新材料方面面临的挑战包括但不限于以下几点：

1. 新材料的研发：机器人需要使用新材料来提高其性能和功能。然而，新材料的研发需要大量的时间和资金，同时还需要具备高超的技术和专业知识².

2. 材料的可靠性：机器人需要使用可靠的材料来保证其长期稳定性和安全性。然而，新材料的可靠性需要经过长时间的测试和验证，这也是一个需要解决的问题².

3. 材料的成本：机器人需要使用成本低廉的材料来保证其商业化应用的可行性。然而，新材料的研发和生产需要大量的资金和技术支持，这也是一个需要解决的问题².

新材料的挑战

虽然机器人近年来取得了重大进步，但它们仍然由螺栓、轴承和电机制成。这些刚性材料使它们在不平坦的表面上不稳定，通常意味着它们与人类的接触受到限制以避免受伤。例如，同时雇用人类和机器人工人的工厂通常通过物理屏障将他们隔开，以防止潜在的危险碰撞。

研究员和报告撰稿人史蒂夫·戴维斯（Steve Davis）表示，这是有问题的，因为它阻止了“即使是最基本的合作”。他认为，由更逼真的材料制成的机器人可以改变人类工厂工人的体验。

“机器人可能会做支撑重型部件的艰苦工作，而人类则在其上执行复杂的装配任务。机器提供体力，人提供大脑，显着改善了人机协作目前所能实现的目标，“他说。

其他为该报告做出贡献的人指出，“软机器人”可以为医疗领域做出贡献。

“我可以看到软机器人对于使用手指的任务特别有用，比如手术，”哈佛大学的撰稿人乔治怀特塞德说。

然而，这些机器人的开发远非一帆风顺。 Science Robotics表示，开发人员仍必须克服基本障碍，包括“改进的便携式能量存储和收集，具有可调整特性的新材料，以及新的制造策略，以将这些功能材料体现为未来机器人的新功能，包括机器人的构建和自我修复。
目前，研究新型材料和制造工艺的实验室遍布全世界，其内容包括人造肌肉、柔性材料、先进制造工艺和组装策略等。这些研究对于制造下一代机器人至关重要，但在制造出多功能、能量利用率高、更类似于生物的机器人之前，人们还要克服很多基本障碍。

向自然学习是突破这些障碍的一大策略，例如在脊椎动物身上有多种组织，从柔弱的软组织到坚硬的骨骼，一直是人们模仿的目标。不同于目前常见的“螺钉—螺母”组装方式，多种不同材料的有机组合能让机器人完成广泛而又复杂的任务，并且体积更小。为了制造可穿戴机器人，人们正在研制具有电磁功能的柔软纤维。同时，为保证生态的可持续性，新型可降解材料也是未来机器人的一部分。

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超大或超小型机器的制造和组装一直以来都非常困难，2016年诺贝尔化学奖授予了3位制造分子机器人的先驱。生物动力蛋白和3D打印等先进技术都已应用于机器的制造，但目前还没有单一技术可同时满足不同尺度的机器制造，微型或纳米尺度、中尺度和大宏观尺度的技术组合是解决相关问题的一个研究方向。

参考：
(1) 人工智能助力新材料研发（科技大观）–国际–人民网. http://world.people.com.cn/n1/2021/0427/c1002-32088897.html.
(2) 未来机器人迎接的10大挑战 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/35571253.
(3) “机器化学家”赋能科学研究_图片新闻_中国政府网. https://www.gov.cn/xinwen/2022-10/24/content_5721123.htm.
(4) 王耀南院士：智能机器人感知与控制技术应用及发展趋势. http://www.las.hitech.cas.cn/fmzt/202202/t20220209_681133.htm.
(5) 智能机器人感知与控制技术应用及发展 - 科学网. http://www.sciencenet.cn/skhtmlnews/2021/11/4546.html?id=4546.