本期前沿洞察为大家带来这些技术：载客40人的空中巴士；一颗小磁珠精确控制假肢；会实时变色的软体机器人……

一起来看看吧：

未来出行：可载客40人的空中巴士

Braeden Kelekona公司设计了一款无人机巴士，外形类似于未来的飞艇或飞碟，能够进行升降体电动垂直起降（eVTOL）。机身目前由3D打印制造，八个螺旋桨操作飞行器飞行的每个阶段，包括垂直起飞、前飞和着陆。

其设计为最多40人乘坐，比 Uber 对外宣传的飞行器可坐四名乘客和一名飞行员的限制更具优势。同时，该公司正在开发一种专门用于飞行的电池组，其容量为 3.6 兆瓦时。这种水平的能源足以为数百甚至数千个家庭供电。

Kelekona 计划未来开通从曼哈顿到汉普顿的第一条航线，飞行时间为 30 分钟，费用为 85 美元。他们表示希望这架飞机能够与公共交通竞争，甚至可能取代公共交通。

尽管如此，所有计划目前都还处于计算机模拟构建阶段。至于时间表，Kelekona 预计他们的空中客车将在 2022 年之前为货运飞行，并在 2024 年为人类乘客飞行。

一颗小磁珠，让假肢更懂主人意图

对于假肢佩戴者来说，最大的挑战之一是控制假肢，使其以与自然肢体相同的方式移动。

大多数假肢使用肌电图 (EMG) 进行控制，这是一种记录肌肉电活动的方法，但这种方法只能对假肢进行有限的控制。“当您使用基于 EMG 的控制时，您正在查看一个中间信号。你看到的是大脑告诉肌肉做什么，而不是肌肉实际上在做什么，”研究人员说。

麻省理工学院媒体实验室的研究人员现在已经开发出一种替代方法，称为磁显微法 (MM)。将小磁珠插入截肢残渣内的肌肉组织后，他们可以在肌肉收缩时精确测量肌肉的长度，并且可以在几毫秒内将这种反馈传递给仿生假肢。这种方式被认为可以更精确地控制假肢。

研究人员通过对火鸡小腿肌肉中插入磁铁来测试这一算法，配合使用放置在腿外侧的一系列磁性传感器，他们发现能够以 37 微米的精度（大约人类头发的宽度）确定磁铁的位置。当移动火鸡的踝关节后，可以在三毫秒内获得这些测量结果。

为了控制假肢，这些测量值可以输入到计算机模型中，该模型根据剩余肌肉的收缩预测患者的幻肢在空间中的位置。这种策略将引导假肢装置按照患者希望的方式移动，与他们对肢体位置的心理图像相匹配。

他们设想用于控制假肢的传感器可以放置在衣服上、附着在皮肤表面或固定在假肢的外部。

MM 还可用于通过称为功能性电刺激的技术来改善肌肉控制，该技术现在用于帮助脊髓损伤患者恢复活动能力。这种磁性控制的另一个可能用途是引导机器人外骨骼，它可以连接到脚踝或其他关节，以帮助中风或其他类型肌肉无力的人。

MM 方法的另一个优点是微创。一旦插入肌肉，这些珠子就可以终生保持原位而无需更换。

会实时变色的软体机器人

在动物王国中，许多物种可以改变它们的外观以防止捕食者看到它们——变色龙可能是最著名的例子。而研究人员试图将这种能力与机器人变色龙相匹配。

借鉴这种生物特性，首尔国立大学的研究人员开发了一种软机器人变色龙，可以实时改变颜色以匹配其背景。

研究人员先从一个由液体墨水制成的皮肤层开始，可以通过施加少量热量来改变颜色。这样做会迫使墨水中的颗粒形成螺旋结构，以反射特定波长的光。不同数量的热量产生不同尺寸的结构，允许显示几乎任何所需的颜色。

然后，该团队创建了由加热条网络组成的第二层皮肤。接下来，研究人员将皮肤应用于他们创造的变色龙模型。

然后他们在机器人的腹部和电路中添加了颜色传感器，使其能够向前爬行，使用腹部传感器识别颜色，处理接收到的信息，然后将信号发送到加热网络。

从团队发布的演示视频中可以看到，机器人并没有简单地一下子改变颜色。取而代之的是，它只改变了有色部分的皮肤颜色——在它爬行的过程中，似乎在慢慢地填满不同颜色的墨水。