机器人能做许多事但不会开门穿门。研究者在三维数字仿真解决此问题，正构建能此操作的自主机器人。这简单独立性进步对吸尘消毒办公楼、机场、医院的助手机器人代表巨大飞跃。 前研究者扫描整个房间建3D数字模型让机器人定位门。但这是耗时定制方案仅适用扫描特定房间。开发自主开门机器人面临多挑战。 门颜色尺寸不同，把手略高或低。机器人须知用多大力开门克服阻力。多数公共门自闭，机器人失手须重来。门向外开时机器人只需转把手推前进。但门向内开时任务难得多，尤其门有内置阻力自动关闭时。 些工程师给机器人装多关节臂抓门把手但极贵。单六关节即六自由度模仿人臂全幅度运动机器人臂可达数万美元。 问题解决：在简单电动升降装置设

TOMOPEX（断层扫描神经丛）传感器膜可贴附航空航天器组件飞行中监测。最终可降低航空航天维护成本，提高空天器复用可能性。 此外，传感器膜能检测仅在机械应力下出现、机库检查中隐藏的材料缺陷；例如断裂边缘卸载时完美重合的裂纹。此类缺陷观察于塑料基复合材料中。 目前不切实际用全面测量探针安装监测飞行中飞机航天器。常规测量技术太大太重。新传感器膜应实现持续实时监测。 膜用断层扫描测量法，航空航天尚不常见。功能为无线传感器网络电路载体。据研究者称，省空间、柔性，可贴附飞机航天器难触及部位。

蚂蚁、蜜蜂、鸟类群体行为解决问题克服障碍，研究者已在航空和水下机器人开发类似能力。但开发能穿越复杂地形小规模群体机器人有独特挑战。研究者构建多足机器人能在挑战环境机动并集体完成困难任务，模仿自然对应物。 多足机器人能导航挑战环境如粗糙地形、狭窄空间，肢体提供有效身体支撑、快速机动、便利跨越障碍。但多足机器人陆地环境面临独特移动挑战，导致运动性能下降。 读研究者问答 与Tech Briefs简短问答中，Yasemin Ozkan-Aydin教授解释功能进阶后群体能做什么。 研究者假设个体机器人物理连接能增强陆地多足集成系统移动性。单个机器人执行简单/小任务如平面移动/搬轻物，但任务超单元能力时，

研究团队开发出非线性相机，利用太赫兹（THz）电磁波捕捉固体内部高分辨率图像。THz 辐射成像被称为“高光谱成像”，因每个像素包含该点物体的电磁特征指纹。 THz 波位于微波与红外之间，能像 X 射线一样穿透纸张、衣物、塑料等材料，却无电离辐射危害，甚至适用于最娇贵的生物样本。THz 成像可揭示物体分子组成，区分糖与可卡因等不同物质。 图像中所有细节的指纹信息得以完整保留，可深度探究物体本质。此前，能捕捉保留 THz 精细细节的高光谱相机被认为不可能实现。 团队采用单像素相机，用图案化 THz 光照射样品。原型机可检测物体对不同 THz 光图案的调制响应。结合原始图案形状与检测信息，相机重建

工程师发明廉价简易法将笨耳机变智能：把耳机变成可插智能手机的传感器，识别用户、监测心率、执行其他服务。 发明称HeadFi，基于小插拔耳机适配器，将普通耳机变传感装置。区别于智能耳机，普通耳机无传感器。HeadFi让用户避免买新嵌入传感器智能耳机享受感应功能。HeadFi可凭简单升级将全球数亿现有普通耳机变智能。 耳机是全球最流行可穿戴设备且持续变智能，新功能如触控手势控制涌现。此类功能通常依赖许多智能耳机具备的辅助传感器：加速度计、陀螺仪、麦克风。 HeadFi将所有耳机内两个驱动单元变多功能传感器，工作原理：连接耳机到配对设备如智能手机。无需添加辅助传感器，避免改变耳机硬件或定制耳机，两者

研发出能降低飞机发动机噪音、改善乘客舒适度的极轻新材料。氧化石墨烯-聚乙烯醇气凝胶重仅2.1kg/m³，是迄今最轻隔音绝缘材料。可用作飞机发动机内隔音层，降噪达16分贝——将起飞喷气发动机105分贝轰鸣降至接近吹风机声级。 气凝胶蛋白霜状结构使其极轻，可在飞机发动机整流罩内作绝缘体，几乎不增总重。材料正进一步优化改善散热，利燃油效率和安全。材料应用方式多样，初期航空航天，潜在汽车、船舶运输、建筑建设等领域。 极低密度通过液态氧化石墨烯和聚合物混合、打入气泡、冻铸实现。技术可比打发蛋白做蛋白霜：固体却含大量空气，无重量或效率代价即获舒适降噪大改善。 虽团队初期重点与航空航天合作伙伴测试材料作飞机

NASA肯尼迪航天中心开发感应式非接触位置传感器用于运动控制应用。传感器设计用于监测测量航天飞机窗口缺陷光学检测系统精确运动。技术已原型化并成功现场测试。其小尺寸、低成本、宽量程、高精度使其在同类应用其他传感器中具显著优势。 位置传感器用于多种应用，有多类型针对应用需求定制。现有非接触感应传感器廉价但不精准。其他类型——涡流传感器、电容传感器、光学/激光位置传感器——高精度但体积大、昂贵、需复杂算法运行。 比较其他位置传感器，此技术精准、小巧、廉价、提供绝对位置。全程200微米范围内测量位置精度达400纳米。传感器用廉价现货组件，总体积<1立方英寸。高线性输出使低成本单片机轻松计算。高信噪比

爱达荷国家实验室Tanvir Tanim博士团队设计可在路边充电站10-15分钟充满的锂离子电池。开发机器学习算法检测此条件下可能发生的不良锂析出。 Tech Briefs: 项目怎么启动？ Tanvir Tanim博士： 2017年我们参与极速充电（XFC）计划，由能源部车辆技术办公室资助。目标让锂离子电池实现极速充电——10-15分钟充电——基本让电动车充电体验媲美燃油车加油。这是电动车消费者主要考量之一。 该计划我们大量测试极速充电率锂离子电池。高倍率充电遇许多问题——锂析出是主要之一。电池含有限锂，不想充放电中丢失，想让它阳极阴极间往返循环。但极速充电时，可循环锂可能析出阳极表面，属

RIA 15.06-2012安全标准定义协作机器人（协作机器人）操作四种方法，各有制造运营定位。四种中手引导似获关注最少。安全标准第5.10节（协作操作要求）定义机器人协作操作功能须符合以下一项或多项： 5.10.2 安全额定监控停止 5.10.3 手引导 5.10.4 速度与分离监控 5.10.5 固有设计或控制的功率与力限制 手引导仅规定设备——如手引导把手——靠近末端执行器或机器人工具，且同时具急停和致能装置（如示教器上那种活人开关）。许多自动化用户单纯视手引导为“示教引导”，即自由移动机器人示教操作点或路径。这常见观点但示教引导只是手引导浩瀚应用冰山一角。 另一常见观点：手引导应用

为实现具先进紫外（UV）检测功能可穿戴设备开发，新加坡南洋理工大学科学家创造新型光传感器，兼具柔性与高灵敏度。 虽肉眼不见，紫外线环绕环境，过度暴露致皮肤癌、早衰等健康问题。紫外线强度通常天气预报通过指数报告。可穿戴设备如T恤或手表全天监测个人实际紫外暴露，将为寻求避免日晒损伤者提供更实用准确指南。 研究中，南洋理工研究者报告其柔性紫外光传感器响应度比现有传感器高25倍，灵敏度高330倍，超越光电子应用或光基电子学所需性能水平。 团队在8英寸直径半导体晶圆上制造柔性紫外光传感器，用独立单晶氮化镓（GaN）和氮化铝镓（AlGaN）层，经由两种不同薄半导体层组成的膜（异质结构膜）排列。 此类半导

硼是多功能非金属元素，但直到近五年，化学家只对二维（2D）含硼材料有用性质和应用做理论推测。筑波大学研究者领衔小组现将理论变现实，制备首个可逐层剥离控制电子性质的二维硼单硫化物（BS）纳米片。 2D材料固有大表面积和多样电子态使其成电池等器件良好候选。而且将2D构建块组合成新材料允许更大功能控制。先前计算研究建议BS可采纳几种稳定2D结构且具独特性质。因此研究者制备1:1硼:硫化物块体材料，具菱面体（三维菱形）晶体结构（r-BS），再剥离单个纳米层（2D BS），保持原材料晶体排列。 研究组负责人近藤隆弘教授说：“分析确证我们自有计算预测。即BS纳米片带隙能量与块体材料不同，关键是带隙可基于

JILA科学家将十年前频率梳呼气分析仪灵敏度提升千倍，使其能探测更多疾病生物标志物——现4种，潜力再增6种。经验证并工程化为便携设计后，梳系统可提供实时无创人呼气分析检测监测疾病。JILA由美国国家标准技术研究院（NIST）和科罗拉多大学博尔德分校联合运营。 JILA系统通过测量激光频率梳在镜面玻璃管装载呼气样本中往返穿过时吸收光颜色和量来给化学品“指纹”。近期升级含光谱分析带从近红外移至中红外——更多分子吸光，及光学涂层等多技术进步，达百万亿分之一（ppt）级检测灵敏度。 据《美国国家科学院院刊》描述，NIST/JILA研究员Jun Ye和David Nesbitt在志愿者呼气中检测监测四

美国国家标准技术研究院（NIST）研究人员及合作者设计测试出高灵敏度方法检测计数晶体管缺陷——半导体业开发下一代器件新材料时极紧迫关切。这些缺陷限制晶体管电路性能，影响产品可靠性。 典型晶体管用于数字用途，基本是开关。开时电流从半导体一侧流向另侧；关则停止电流。这些动作创造数字信息二进制1和0。 晶体管性能关键取决于指定电流流动可靠度。晶体管材料缺陷，如不想要“杂质”区或断裂化学键，打断破坏流动。这些缺陷可即时显现或器件运行一段时间后显现。多年科学家找到许多方法分类最小化这些影响。 但晶体管尺寸近乎不可想象地微小、开关速度极高时，缺陷更难识别。一些有前景开发中半导体材料——如碳化硅（SiC）

人很少匀速单坡度行走。赶约会、抢过街信号、公园漫步时变速。坡度也常变：远足或进建筑上坡道。除环境变异，走路方式受性别、身高、年龄、肌力影响，有时受中风、帕金森等神经肌肉疾病影响。 这种人和任务变异性是设计可穿戴机器人辅助/增强真实条件下行走的主要挑战。至今，定制可穿戴机器人辅助适配个体行走需数小时手动/自动调试——健康人烦琐，老年/临床患者常不可能。 哈佛约翰·A·保罗森工程应用科学学院（SEAS）研究者开发新法：机器人外骨骼服辅助可在几秒内校准个体并适应多种真实行走任务。生物启发系统用超声测量肌肉动力学，为外骨骼服用户开发个性化、活动特定辅助配置文件。 早期生物启发开发机器人外骨骼个性化辅

计算机加持下激光切割机迅速成为相对简单强大工具，软件控制机械切割金属、木材、纸张、塑料。但用户仍难区分视觉相似材料堆料。 团队创建SensiCut ，激光切割机智能材料感知平台。区别于易误识材料的传统相机法，SensiCut用深度学习和称散斑感应的光学法识别材料——用激光感知表面微观结构，仅需一图像感应附件。 SensiCut潜在保护用户免危险废料、提供材料专用知识、建议微调切割参数获更好结果、甚至雕刻含多材料衣物/手机壳。系统利用材料微米级表面结构——即使视觉相似也是独特特征。无此技术，需从大数据库靠经验猜测正确材料名。 除相机，贴纸标签（如二维码）也用于识别单张材料。但激光切割时

探测蛋白结构的超灵敏生物传感器可大幅提升诊断深度，覆盖人兽广泛疾病：阿尔茨海默病、慢性消耗病、疯牛病——均与蛋白质错误折叠相关。此类生物传感器也可带来开发新药物化合物改进技术。 石墨烯——单层碳原子材料——十余年前发现。其惊人特性范围让研究者着迷，在创建疾病检测更好传感器等许多新应用中找到用途。虽有大量尝试用石墨烯改进生物传感器，但其显著单原子厚度构成挑战：光照射时不高效相互作用。光吸收转化为局域电场对诊断疾病时检测微量分子至关重要。利用类似石墨烯纳米结构前研究仅示<10%光吸收率。 研究者将石墨烯与纳米级金属金带结合。用胶带和称“模板剥离”的纳米制造技术，为石墨烯创建超平基底表面。光能用于在

研究者创造具数字能力纤维，缝入衬衫后能感知、存储、分析、推断活动。数字织物揭示人体隐藏模式语境，可用于体能监测、医学推断、早期疾病检测。 迄今电子纤维为模拟——传输连续电信号——而非数字，离散比特信息可编码处理为0/1。新织物数字化存储处理数据，给纺织品增添新信息维度，让织物可编程。 新纤维将数百平方微米硅数字芯片置入预成型体，再拉制聚合物纤维。精控聚合物流动，在数十米长度内实现芯片间连续电连接。纤维细柔可穿针引线、缝入织物、水洗至少10次不损坏。 数字纤维提供从纤维末端单点控制纤维内个别元件方式。研究者设计数字寻址法，“开启”单一元件功能而不激活所有元件。 数字纤维也能在存催大量信息。研究

智能音箱已证明擅长居家监测某些健康问题，含检测心脏骤停、监测婴儿呼吸。现在，音箱可追踪坐在音箱前人每次心跳微小运动。 系统无物理接触监测规律/不规律心跳。发射人耳听不见声音入室，基于声音反射回音箱方式，识别监测单个心跳。因心跳胸表面运动极微小，系统用机器学习帮音箱定位规律/不规律心跳信号。健康参与者和住院心脏病患者测试中，智能音箱检测心跳与标准心跳监测仪高度吻合。 许多人熟悉心率概念，医生更关心心律评估。心率是心跳随时间平均，心律描述心跳模式。心率60次/分可能规律心律——每秒一拍，或不规律心律——心跳随机分布那分钟但平均仍60次/分。 心律失常比其他知名心脏病更常见。心律失常可致中风等严重并

工程师开发智能隐形眼镜传感器系统及制造工艺。传感器系统含接收光学信息的光电探测器、诊断潜在角膜疾病的温度传感器、直接监测泪液葡萄糖水平的葡萄糖传感器。 超薄传感器层区别于传统智能隐形眼镜：后者夹在两层隐形眼镜间的刚性/笨重传感器和电路芯片，通过微流体感应通道接触泪液。新层可安装隐形眼镜并直接接触泪液，得益于高检测灵敏度、良好生物相容性、机械稳健性。也不干扰眨眼或视力。 含场效应晶体管的多功能隐形眼镜可提供眼睛多样化信号，可结合先进数据分析算法为用户提供个性化精准医疗分析。 利用传感器层系统的设备可作为无创方式帮助监测诊断人健康。制造先进智能隐形眼镜方法可用于设计其他人机接口多功能电子。

金刚石砧细胞让科学家在实验室装置内重现极端现象：地幔深处粉碎压力、仅靠强烈压力触发的化学反应。为开发新高性能材料，科学家需理解磁性、强度等有用特性在如此恶劣条件下如何变化。但常需承受金刚石砧细胞内粉碎力的传感器才能以足够灵敏度测量这些特性。将金刚石砧内天然原子缺陷转化为微小量子传感器，科学家开发出工具，为常规传感器无法触及的广泛实验打开大门。 原子层面，金刚石坚硬源于碳原子四面体晶体结构键合。但金刚石形成时，部分碳原子会被挤出“晶格位位”——晶体结构中像指定车位的空间。当晶体中困住的氮原子杂质紧邻空位，形成特殊原子缺陷：氮-空位（NV）中心。科学家用NV中心作微小传感器测单个蛋白磁性、单电子电