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CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

本文作者:FUTUREAI 2018-05-03 10:40
导语:看过《超能特工队》的大家,想必和 AI 科技评论一样对「小宏」操纵的磁铁微型机器人印象深刻。其实「磁力+可控机器人」的组合还真有个教授在研究。虽然该教授的研究成果并非像

看过《超能特工队》的大家,想必和 AI 科技评论一样对「小宏」操纵的磁铁微型机器人印象深刻。其实「磁力+可控机器人」的组合还真有个教授在研究。虽然该教授的研究成果并非像迪士尼电影中展示的那样无所不能,但其研究成果却能为肿瘤患者带来福音,利用磁力控制仿生微观机器直接将药品注入病态细胞或肿瘤中。

他就是景智AI网在 6 月 29 日至 7 月 1 日 CCF-GAIR 2018 大会仿生机器人分论坛邀请的重磅嘉宾,卡内基梅隆大学的机械工程学副教授 Metin Sitti。Metin Sitti 现任卡内基梅隆大学的机械工程学副教授,nanoGriptech 公司创始人。与此同时,他也是德国马克斯普朗克智能系统研究所的物理智能部门 (The Physical Intelligence Department)元老级成员及负责人。

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

水上机器人

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

在卡内基梅隆大学担任博士生导师的 Metin Sitti 教授在水上机器人领域做出了不少创新性的研究。他和学生 Yun Seong Song 模拟水黾(一种利用表面张力在水面上行走的昆虫),制造出了一种能在水上高机动性行走的机器人。这个小机器人不同于其他利用浮力浮在水面的机器人,长腿很轻,所以其能利用水面表面张力而保持漂浮。师生二人预测这种小机器人可以借助无线通讯,实现环境监测、教学、娱乐等用途。

Sitti 教授还解释,「水黾机器人——称之为表面张力机器人昆虫动力学探测器(STRIDEs),仅能在 3 到 4 毫米深的水面行走。同时,由于它的腿相较于基于浮力的机器人阻力更小,因而在能量效率和敏捷性上也大大优于那些浮力型机器人。」目前,该机器人并不能在起伏较大的水面上行走,Sitti 教授希望通过改进它的载重能力和防水性,使其能够抵御波浪和风暴,从而进一步拓展应用场景。

磁性微型机器人

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

磁性微型机器人(magnetic millirobot)是Metin Sitti 教授在马克斯普朗克智能系统研究所的代表研究成果之一,这一研究始于 2014 年。

该微型机器人被存储在胶囊内,人类在服用胶囊后,机器人就会进入人体进行「药物递送」(drug delivery)。那么,没有手脚的机器人如何将药物精准递送到指定的器官呢?答案就是开篇提到的「磁力+可控机器人」组合技术。系统使用外部磁场对机器人内部的磁粒施加作用力,使其发生形变,实现跳跃障碍等「特技」,在人体中移动直至到达指定区域。

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

Sitti 教授曾在公开场合表示,微型机器人在未来可以携带药物,并将药物「递送」至人体最需要的位置;将来还能使用机器人在人体内进行微创性手术,通过吞咽或在皮肤伤口处植入的方式,就能让机器人穿过人体消化系统、尿道、腹腔或者心脏表面。

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

尽管目前磁性微型机器人仅在人造胃模型和鸡肠道组织中进行过测试,但研究人员相信它是改变未来医疗手术的潜力股。关于这一研究,可查看 Sitti 教授团队在《advanced science》上发表的封面论文和所著书籍《Mobile Microrobotics》。

世界首家商用的壁虎仿生干胶粘剂 

除了磁性微型机器人外,富有商业头脑的 Sitti 教授也在利用仿生学做更多的落地尝试。

在卡内基梅隆大学任教 7 年后,也就是 2009 年,Sitti 教授创立了 nanoGriptech 公司(http://www.nanogriptech.com),官网上展示了已转化为落地产品及应用。

壁虎仿生干燥粘合剂,其强大功能来自其先进的纳米级几何设计,设计灵感来源于壁虎脚部的刚毛(微观毛发),该构造像壁虎的脚一样由数以百万计的微观结构组成,它们形成分子水平的结合(即具有配对表面的范德瓦尔斯力(van der Waals forces)。

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

Setex 干式粘合剂也是世界上第一个干式粘合剂技术商业应用,具有干燥,可重复和无残留的特性,可实现类似压敏胶粘剂的方法,持部件固定,悬挂,安装等应用,特别「擅长」光滑的表面。激进产品设计师和制造工程师们在打造未来产品时往往因材料的不可重复,粘性和残留物替代倾向性的限制而受挫,而 Setex 干式粘合剂解决方案的面世就完美解决了他们的痛点。

Sitti 教授团队解决了当前技术和解决方案(即独特粘合剂无法夹持和紧固的难题),下面是具体应用需求场景。

新材料应用涵盖了从制造业、医学领域(为改善尖端新材料的摩擦和抓地力提供方案)、安防领域、运动装备(改善运动装备对人体的适应)、内饰(该材料可以使汽车、船以及火车更轻便)广泛领域。

Setex 干胶粘剂,夹紧材料,紧固件 

CMU教授Metin Sitti:产学双栖的仿生机器人专家 | CCF-GAIR 2018

  • Setex 干胶粘剂,可重复,无残留,无粘性。该干胶粘剂支持部件固定,悬挂,安装和其他应用,特别「擅长」应对光滑的表面。

  • Setex 夹紧材料,该产品拥有更高摩擦性能,适用于各种装置表面,特别适用于制成假肢这类与皮肤亲密接触的制品。

  • 升级版「魔鬼粘」,适用于各种形状,型面不高,重量低,此紧固件表面无残留,可重复使用,非常适用于室内装饰、内饰、婴儿装,洁净室等。

仿生机器人之路

Sitti 教授的仿生机器人研究之路,是一段丰富而精彩的历程。

1994 年,身为土耳其人的 Sitti 教授于伊斯坦布尔的 Boğaziçi 大学(Boğaziçi Üniversitesi)毕业,后加入了 TUBITAK Marmara Research Center 公司的 CAD/CAM Robotics Group,正式开始了机器人研究生涯。Sitti 教授研究方向则是机器人视觉方向和智能机器人,并借此研究参与了与质量控制相关的两个工业项目。

两年后,他前往日本东京大学攻读电子工程学 PhD。期间,Sitti 教授除了习得一口流利的日语外,还坚定了自己的研究方向——仿生机器人领域。

同一年,Sitti 教授前往了加州大学伯克利分校 - 计算机科学系部担任 Research Scientist 一职,2002 年担任分校讲师,为约 45 名研究生教授微型/纳米机器人知识。

就是这段期间,壁虎给了 Sitti 教授灵感,促使其开始研究制作仿生微纤维粘合剂,以及从昆虫获得启发开始研究微机械飞行昆虫机器人。

2002 至今,Sitti 教授身兼三职:卡内基梅隆大学的机械工程学副教授,自家 nanoGriptech 公司创始人,以及马克斯普朗克智能系统研究所的物理智能部门主管。

景智AI网 AI 科技评论了解到,也就是在 2002 年起,即担任卡内基梅隆大学副教授至今的这段期间,Sitti 教授斩获了多项荣誉及奖项:

• 2005 年获得美国国家科学基金会职业奖

• 2011 年,Sitti 教授于年获得 SPIE Nanoengineering Pioneer 奖

• 2006 - 2008 年当选为 IEEE 机器人与自动化学会特聘讲师

• 作为 IEEE Fellow 的 Sitti 教授于 2013 年被邀请参加世界科学节,并作为关于细胞外科医生的主讲人

  • 任「微生物机器人学报」主编。

在学术造诣上,Sitti 教授也是硕果累累,据景智AI网了解,Sitti 教授发表的文章被引用次数达 16,000 多篇,包括 180 多篇(同行评议)期刊文章和 145 篇会议论文。除此之外,他还受邀在大学,会议和行业中发表了 150 余场演讲。

研究上颇有建树,经过 Sitti 教授指导的学生也可谓桃李满天下,The Physical Intelligence Department 研究所的研究小组就由 17 名博士后和 16 名博士生组成,其中不乏顶级名校成员。这些成员在离开小组后,也有不少成为高校教授,包括康奈尔大学、南洋理工大学、代尔夫特理工大学、麦克马斯特大学等。与此同时,教授的弟子同样也遍布科技界,如 Google 和 3M 等行业的不少骨干高级研究人员。

在 卡内基梅隆大学,Sitti 教授辅导了 14 位博士后、38 位博士、45 位硕士 和 58 位本科生。教授指导过的研究人员继续留在学术界和业界,包括在 UIUC、多伦多大学、俄勒冈州立大学、弗吉尼亚理工大学、WPI、Bilkent 大学、德克萨斯理工大学、麻省理工学院、哈佛大学、Google、BostonDynamics、Apple、Intel 和 自家 nanoGriptech 公司中发光发热。

育大牛无数的 Sitti 教授,研究经费也是拿到手软:NSF,NIH,NASA,DARPA,ONR,通用汽车和波音公司合计为他的研究提供着超过 1300 万美元资金经费支持。

如果你想在一睹 Sitti 教授的风采,欢迎来到 6 月 29 日至 7 月 1 日的 CCF-GAIR 2018, Sitti 教授将在会上做主题演讲。

CCF-GAIR 2018:https://www.leiphone.com/news/201804/R3BSliibGRzPheuY.html

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