运动设计内部消息 人机协作时，不专心总可能引发问题.（图片来源：Tampatra/iStock） 量化粗心大意的算法 新算法可能让机器人更安全，通过让它们更感知人类不专心. 人机协作包装装配线计算机仿真中，考虑人类粗心开发算法相比现有方法安全最高提升约80%、效率最高提升约38%. 每天发生大量因粗心大意事故——遗憾的是大多源人为错误.——Mehdi Hosseinzadeh，华盛顿州立大学机械材料工程学院助理教授 机器人按计划行事遵守规则，但人类常不守规则. 这是最难最具挑战问题. 动态适应人类疏忽行为 机器人与人协作日益普遍. 许多行业要求人机共享工作空间，重复枯燥工作让

图1. 接口区域成像光谱仪（IRIS）探索器可视化带窗口SJI图像.（图片来源：Alluxa） 超窄带通滤波片核心地位 光学传感器和成像技术进步日益快速融入人类互动、自我理解、探索周围世界. 光学器件探究范围广，赋能植入经皮生物MEMS设备等内部技术，也赋能近深空仪器部署的空间飞行勘测器等外部技术. 现代光学器件功能核心，超窄带通（UNBP）薄膜光学滤波片实现宽谱带内亚纳米波段辨识. 这些滤波片始创为近红外DWDM滤波片服务电信业，现成在深紫外至中红外波段运行成像感测设备提取有意义信号必备组件. 新型沉积技术，如Alluxa开发的SIRRUS™，将UNBP滤波片制造从低产高成本企业转变为高

Optica，华盛顿特区 研究者用喷墨打印制造多光谱版光场相机，掌心大小. 3D相机可用于自动驾驶、回收材料分类、遥感等应用.（图片来源：Maximilian Schambach，卡尔斯鲁厄理工学院） 单次快照同步获取3D空间光谱信息 研究者用喷墨打印制造紧凑多光谱光场相机. 掌心大小相机可用于自动驾驶、回收材料分类、遥感等多应用. 3D光谱信息利于物体材料分类；但从场景捕获3D空间光谱信息通常需多设备或耗时扫描过程. 新光场相机单次快照同步获取3D信息和光谱数据解决此挑战. 据知这是最先进集成多光谱光场相机版本.——Uli Lemmer，德国卡尔斯鲁厄理工学院研究团队负责人. 结合新

马里兰大学，马里兰州帕克学院 新型AMI-EV相机系统示意图。（图片来源：UMIACS计算机视觉实验室） 微跳视原理仿生相机 马里兰大学计算机科学家团队发明相机机制，改善机器人看和反应周围世界方式. 受人眼工作方式启发，其创新相机系统模仿眼睛为保持清晰稳定视觉而进行微小非自主运动. 团队原型测试详情——称作人工微跳增强事件相机（AMI-EV）——2024年5月发表于《Science Robotics》期刊. 事件相机是相对新技术，追踪移动物体优于传统相机，但今事件相机在大量运动时难捕捉清晰无模糊图像.——Botao He，马里兰大学计算机科学博士生、论文第一作者 这是大问题，因机器

随着对高分辨率图像传感器需求增加，像素间距缩小以在相同传感器尺寸容纳更多像素。为保持同帧率读出，必须并发读取多行。这需要每像素间距多个模数转换器（ADC）。ADC间距进一步缩小，要求更紧凑布局。寄生耦合可能性增加，表现为电串扰。单斜率ADC架构中，ADC共享一些公共网络，含电源、地、偏置和斜坡。更多ADC同时转换可导致这些共享网络回冲。这会引起非理想性，之一是非线性。 图1. 列并行读出架构。（图片来源：Forza Silicon） 除传统非线性源，因ADC阵列尺寸更大更密，阵列级效应更显现。可导致线性度图下陷，校正繁琐需多条校正曲线。传统上用光学黑电列校正行噪声和偏移抵消。因信号电平相似

加州大学伯克利工程学院，加州 用新制造技术制作的超级电容器阵列，比光刻更快更便宜。（图片来源：Peisheng He/UC Berkeley） 乙烯基切割机替代光刻工艺 加州大学伯克利工程师开发制造可穿戴传感器新技术，使医学研究人员比现有方法更快、低得多成本原型测试新设计。 新技术用200美元乙烯基切割机替代光刻——在洁净室制造计算机芯片的多步骤工艺。新方法将小批量传感器制造时间缩减近90%，成本降低近75%，Renxiao Xu说。他在伯克利攻读机械工程博士期间开发该技术。 岛桥结构实现低应变柔性 可穿戴传感器常用于研究人员长期采集患者医疗数据。从贴皮肤创可贴到植入器官伸缩植入体，利用

塔夫茨大学，马萨诸塞州梅德福 机身嵌入传感材料的无人机。（图片来源：SilkLab） 生物聚合物传感器平台 塔夫茨工程学院研究人员开发方法，用可像油墨打印在广泛材料上（含可穿戴设备）的生物聚合物传感器检测环境中细菌、毒素和危险化学品。 利用萤火虫同类酶，传感器基于计算设计蛋白和从家蚕茧提取的丝素蛋白，检测隐形威胁时发光。 生物聚合物传感器也可嵌入薄膜、海绵、滤芯，或像塑料一样模塑，采样检测空气和水传播危险，或信号体内感染。 传感器潜在暴露细菌毒素危险化学品后需喷洒无毒化学试剂。若目标存在，传感器发光；发光强度提供目标浓度定量度量。 实验室设计蛋白与丝素结合的传感器平台可适配检测广泛

德克萨斯大学奥斯汀分校，德克萨斯州 Hongbian Li，Nanshu Lu教授实验室研究助理。（图片来源：cockrell.utexas.edu） 舒适长时佩戴脑机接口 德克萨斯大学奥斯汀分校研究团队创建非侵入式脑电图（EEG）传感器，集成在Meta VR头显中，可舒适长时佩戴。EEG在沉浸式VR交互期间测量大脑电活动。 设备可多用途：帮助焦虑症患者、测量飞行模拟器中飞行员注意力或精神压力、让人通过机器人眼睛看世界。 当前最佳EEG设备由覆盖电极帽组成，但不适配VR头显。单个电极因头发阻挡难获强读数。最流行电极为刚性梳状，插入发丝连接头皮，用户体验不适。 所有主流选项有显著缺陷，

不列颠哥伦比亚大学，英国 UBC Peyman Servati教授演示智能手套。（图片来源：Lou Bosshart/UBC媒体关系） 高精度无摄像头手部追踪 一种突破性智能手套能追踪中风患者康复训练中手部和手指运动。手套融入高灵敏传感纱线和压力传感器网络，编织进舒适弹力面料，能追踪捕获并无线传输甚至最微小手指运动。 有了这手套，无需摄像头即可监测患者手指运动。我们可分析微调训练计划以达最佳效果，甚至远程进行。——Eng博士，UBC中风康复专家、医学教授 UBC电子计算机工程教授Peyman Servati博士、博士生Arvin Tashakori及其初创公司Texavi团队为中风项

随着大语言模型等进步，人工智能（AI）向工程流程集成度增加。先进机器和系统设计工程师——如机器人、医疗设备、汽车零部件、制造线——已用AI简化设计生产流程。 你对工程领域AI采用了解多少？来测测知识。 相关主题 人工智能、自动化、指挥控制导航系统、连接性、网络安全、数据采集、设计、电子与计算机、工业4.0、物联网、制造、软件、数学科学软件、机器人、仿真软件、V2X无线技术 热门故事 能源博客 超越锂电：钙离子储能崛起 制造与原型博客 旨在革新3D打印的厨房技术黑客 设计博客 下一代防护盾：锂电池重大升级 AR/AI博客 开拓创新者：遇见新星奖得主Sadiyah Sabah... 航空航天

机器人与自动化内部消息 机器人研究所研究人员开发自主空中机器人探索和多机器人协作新方法，用于废弃建筑物内部。（图片来源：卡内基梅隆大学） 灾后救援信息获取需求 全球每年约100次地震造成破坏，包括建筑物倒塌、电力线倒塌等。对首批响应者而言，评估现场并集中救援力量至关重要且充满风险。 卡内基梅隆大学机器人研究所（RI）计算机科学学院研究人员开发自主空中机器人探索和多机器人协作新方法，可帮助首批响应者灾后收集信息、做出更明智决策。 研究关键思想是避免探索冗余。因是多机器人探索，机器人间协调通信至关重要。我们设计系统让每个机器人探索不同房间，最大化固定数量无人机可探索房间数。——Seungc

电力电子内部消息 中压变换器可能提供更实惠高效方式将电力从电厂输送到家庭企业。NREL新测试平台可助推这些前景技术。（图片来源：Josh Bauer, NREL） 电网扩容与灵活性需求 为实现从车辆到供暖系统再到灶台的全面电气化，美国电网必须扩容约57%并变得更灵活。太阳能和风能是最可能主导未来清洁能源电网的可再生能源。但它们主要位于远离需求中心的偏远地区，给输电系统带来负担。 过去四年，NREL团队建立测试平台研究背靠背中压（1kV至35kV）变换器，可用极小重量和成本替代中压变压器。 这是种新型设备，为公用事业管理配电系统开辟全新方式。——Barry Mather，NREL研究员

运算放大器已普及数十年，最初用真空管，后用分立晶体管，再到单片IC芯片，如仍广泛使用的µA741。 你对运算放大器了解多少？来测测你的知识。 相关主题 计算机、电子学、半导体与IC、测试与测量 热门故事 能源博客 超越锂电：钙离子储能崛起 制造与原型博客 旨在革新3D打印的厨房技术黑客 设计博客 下一代防护盾：锂电池重大升级 AR/AI博客 开拓创新者：遇见新星奖得主Sadiyah Sabah... 航空航天问答 你对喷气发动机部件了解多少？ 内部消息：运动控制 这些机器人生来奔跑——永不停歇 网络研讨会 通信网络研讨会 时频汇聚：雷达与卫星通信多通道射频分析 汽车网络研讨会 驾驭可靠

图1. 电池测试实验室示例。（图片来源：Keysight） 电动汽车电池测试的战略重要性 随着电动汽车需求增长，必须创新电池实现耐用性、功率密度、安全性、低成本、长续航和快充，采用快速、成本效益高、能效高的工艺。 电池设计重要方面是性能测试，确保新电池达到设计目标。电动汽车电池测试若无最新系统和方法会昂贵耗时。贯穿电池测试过程使用最佳实践和最先进技术，可帮助快速轻松解决电池设计挑战。 本文探讨端到端电动汽车电池测试系统如何提升电池设计质量和性能。 识别性能与安全问题 必须考虑性能不佳影响。省略非强制测试可能导致性能或安全问题未被发现。生产后期召回产品代价高昂。修复问题所需时间显著影响全

日本先进科学技术研究院（JAIST），石川，日本 人触摸机器人时，机器人改变运动避免碰撞。（图片来源：JAIST Van Anh Ho） 仿生连续体机器人感知挑战 自然界中章鱼柔性触手、大象鼻子等生物展现非凡灵巧性。受此启发，研究人员致力于开发高柔性连续体机器人以提供鲁棒性和安全性。理想连续体机器人特征是拥有超出大多数任务所需的自由度（DOF）和关节数量。这些特性允许动态调整修改形状，避开障碍和意外情况。然而，复杂运动使其形状和运动难以表征。 求解连续体机器人运动学和动力学问题的传统分析技术依赖复杂建模，增加计算成本。另一种选择是内置柔性传感器追踪形状运动，但需大量低分辨率传感器，系统笨重

华盛顿州立大学，华盛顿州普尔曼 WSU研究生Mohsen Amiri与Mehdi Hosseinzadeh教授致力于让机器人更安全，通过让它们更感知人类粗心大意。（图片来源：WSU.edu） 算法量化人类疏忽提升安全效率 一种新算法可能让机器人更安全，通过让它们更感知人类不专心。 在人机协作包装和装配线计算机仿真中，考虑人类粗心大意开发的算法相比现有方法，安全性最高提升约80%，效率最高提升约38%。相关工作发表在IEEE《系统、人与控制论汇刊：系统》上。 每天发生大量因粗心大意导致的事故——遗憾的是大多源于人为错误。——Mehdi Hosseinzadeh，华盛顿州立大学机械与材料工

启动汽车、从水龙头接杯水、将食用油拌入布朗尼面糊——你使用的液体都经过了精心提取、加工和质量评估。使这些流体可供消费者使用的惊人远见和技术往往隐于幕后，却需要精确测量和监测。 处理医药产品时，如何判断流体质量？处理原油时，如何知道提取量？输送水时，如何知道流速？ 这类影响水务、食品、生命科学、油气公司信心和利润的问题，由安装在管道和其他设备中的流量计制造商解决。在Endress+Hauser，产品开发团队致力于开发和维护适用于各种需要不同测量方法物质的精准传感器。 科里奥利力测量原理 为确定管道中流体特性，Endress+Hauser设计的传感器测量插入管道的一个或多个振荡测量管内科里奥

图 1. 机加工切削力可用压电应变传感器（如 Kistler 9232A）间接高精度测量。（图片：Kistler Group） 高生产率、低制造成本、高工件质量：这是工业制造商实现可持续性、盈利能力和竞争优势的关键因素。可靠的机床监测提供持续过程的宝贵实时洞察；它是可靠、高产、可复现制造的基础，帮助操作员在短期和长期改进中做出明智决策。该技术甚至能捕捉高动态加工过程中的异常，让用户即时响应，确保高生产率、降低废品率、延长刀具寿命。基于合适传感器技术的持续机床和过程监测是当今制造业的关键成功因素。 使用 PE 应变传感器进行机床监测 Kistler Group (Winterthur, Swit

加州大学圣地亚哥分校 实验装置：单芯片传感器检测水滴中的铅离子。（图片来源：Bandaru实验室/UC San Diego） 飞摩尔级检测极限突破 加州大学圣地亚哥分校工程师开发出一种用石墨烯制造的超灵敏传感器，能检测水中极低浓度铅离子。该器件实现铅检测飞摩尔量级记录极限，比以往传感技术灵敏一百万倍。 凭借器件极高灵敏度，我们最终希望能在合理水体积中检测甚至单个铅离子的存在。——Prabhakar Bandaru，UC圣地亚哥雅各布斯工程学院机械与航空航天工程系教授 铅暴露是严重健康隐患，饮用水中十亿分级铅浓度可能导致人类生长发育受阻等恶劣后果。 传感器结构与工作原理 研究器件

AutomationDirect，佐治亚州Cumming 图1. 传统PLC和经典梯形图——如AutomationDirect Productivity系列使用经典梯形图逻辑编程——仍扮演重要角色并获得许多现代能力，尽管其开发环境是专用的。（图片来源：AutomationDirect） 工业自动化的开放化趋势 工业自动化传统上以专有技术和厂商特定解决方案为特征。但近期趋势转向硬软件更大开放性，反映最终用户、系统集成商（SI）和原始设备制造商（OEM）不断演变的需求。 初期工业自动化依赖硬连线系统，如继电器和开关。随自动化演进，可编程逻辑控制器（PLC）出现，使用专用编程方法，通常为梯形图。