前沿洞察丨围观！全球首个私人空间站建设方案了解下
本期前沿洞察为大家带来这些技术：全球首个私人空间站建设方案出炉；无需提前“预习”，也能灵活适应形状的「机械手」；可反馈人体信息，帮助呼吸训练的智能纺织品……
一起来看看吧：
去不去太空没关系，全球首个私人空间站建设方案了解下！
既然去遥远的外太空旅行已经不再是梦，那么“私人空间站”的建成也指日可待了。10月，商业太空公司蓝色起源和美国著名航空航天公司洛克希德马丁参与的财团不约而同都公布了自己的私人空间站建设计划。
两大方案的部署时间又正好赶在国际空间站 ISS 的预计退役时间—— 2030 年前后。
我们不妨提前了解下这两家私人空间站建设的细节：
蓝色起源提出的空间站命名为“轨道礁”（Orbital Reef），其被描述为“多用途商业公园”，该站最多可供 10 人居住。
构成 Orbital Reef 的基础包括电源系统、核心模块、生命栖息模块、科学模块和飞船。与蓝色起源共建这个私人空间站的几个合作伙伴分别为波音、Redwire 和 Sierra Space，他们分别负责不同的部分。
蓝色起源表示，新的空间站预计将于 2025-2030 年开始运营，未来可以取代国际空间站，或者对空间站的功能进行补充。
另一座空间站 Starlab 将由 Nanoracks、Voyager Space 和 Lockheed Martin 组成的财团共同构建。
Starlab 的设计比较简洁，其核心是一个对接模块。连接对接模块的一侧，是一个大型充气模块，而另一侧是动力和推进元件。该核心模块还将承载一个机械臂。
建成后的空间站预计有 340 立方米的可居住容积，约为国际空间站的八分之三，并提供 60 千瓦的电力。空间站可以同时容纳四个人。
其实，在空间站商业化方面，NASA已经先行。我们也可以一窥这里面的天价花销。
根据此前的价格表，每个太空游客在空间站上使用各种基础设施，每天的收费都超过 1 万美元。空气、水等资源单独收费，标准为 2.25 万美元/天。通信也需要额外付费，“星际漫游”的流量为 50 美元/G。综合下来，每个人在空间站上住宿的价格为 3.5 万美元/天。如果长时间停留，NASA 给出的套餐价约为 100 万美元/月。
由此可见，对商业太空公司来说空间站已经成了一个值得开发的商业机会。
无需提前“预习”，也能灵活适应形状的「机械手」
机器人的手，如何能做到像人类一样，随不同场景抓取不同物体，均可以灵活自如的适应，而无需提前学习呢？
目前存在的技术，主要是使用无模型强化学习技术（RL）来进行精确抓握，这种方法通用性很强，它无需过多假设，而且能自动掌握很多技能。
但大部分情况下，这种策略需要外部传感信息，例如，用多摄像头系统来跟踪手指或物体，然而这种系统很难部署在实验室以外的环境。
为了解决该问题，哥伦比亚大学机器人操作和移动实验室的研究人员首次将无模型强化学习技术（RL）与本体触觉反馈相结合，在没有任何外部信息、机械手也不知道物体形状的情况下，仅利用“触觉感知”就能灵活操纵物体。
为了避免大量的训练样本，研究人员考虑仅使用内部感知，不关注被抓物体的形状，而是专注于让机械手学习手指手势（包括手指替换和重新抓握的操作）和手指旋转（涉及手指抓握中的物体的操作）技能，这些不受手的运动学约束的限制，可以实现潜在的物体形状重新定向。
这个机械手并不包含手掌，所以可将手指的手势学习主要集中在主轴旋转，然后为每个轴获得的手指采集策略以适当的顺序组合，以实现目标方向的期望变化。
可反馈人体信息，帮助呼吸训练的智能纺织品
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）研究团队开发出一款新型的纺织品“Omnifiber”，它能够“感知”被拉伸或压缩的程度，提供即时的触觉反馈，可用于帮助训练歌手或运动员进行呼吸训练，或帮助患者从疾病或手术中恢复呼吸模式。
Omnifiber的设计基于原始的流体人造肌肉，但为了可以制成“智能毛衣”，它要比普通的人造肌肉更细，更灵活和柔软。
它被设计为具有五层软纤维的复合材料：最里面的流体通道、基于硅树脂的弹性管、可检测应变的可拉伸传感器、控制纤维外部尺寸的可拉伸外网，以及对整体可延展性提供机械约束的非拉伸长丝。
OmniFiber的最大优势在于它不需要加热来改变其形状，也不需要复杂精细的编织过程。
它可以通过输入气体来驱动，开发人员利用两个微型隔膜泵串联充气，利用闭环控制和双向交互可以产生更高的压力来同时驱动多个长纤维。
它也可以用常规（缝纫、机织等）的编织方式做成衣服，像皮肤一样产生多种触觉特性，可拉伸、压缩、振动等。
研究人员还利用OmniFiber制作了多种可穿戴设备，例如能弹钢琴的嵌入式“技能手套”，能反映人体脊柱运动的“背背佳”，以及用于表达和游戏的仿生机器人。
未来，研究人员计划让OmniFiber变得更细，并开发制造系统以能够生产更长的长丝。
