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2019值得关注的五大国产仿生机器人

2019-04-11 eNet&Ciweek/之怀

2019值得关注的五大国产仿生机器人
排名名称运用范围研发团队
1蛇形臂机器人核电站反应堆的检修工作以及地震的搜救工作等。新松
2传感仿生机器人危险任务处理,例如爆炸品、辐射、空气污染、高压电、强磁场等。印星机器人
3第一代工业级水下鱼型机器RoboShark 1.0主要应用于水下的巡检、科考和追踪等任务。博雅工道
4猎户机械臂平台能通过编程来自定义机械臂的动作,其首款落地应用是“机器人咖啡店”。猎豹移动
5姚明机器人2.0应用于竞技体育训练的人工智能化、全民健身的运动娱乐化和仿人机器人的社会化服务等。上海荷福
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初步落地效果显著,仿生机器人发展前景乐观

人们对机器人的印象最初可能来自于影视作品。在作品中,机器人表现出了无所不能的天赋,甚至有着掌控地球的力量,这种智能产品的存在,也激起了现实社会中人们对其利弊做出的两极分化式的热烈讨论。

不过,随着科学技术的发展,已经不断有能辅助工作、学习、娱乐的机器产品走进大家的视野,我们的生活也在一定程度上受到了机器产品带来的影响。

近些年来,一些原本只在科幻电影里才会出现的同时具有生物和机器人特点的仿生机器人,也逐渐在军事反恐、探索太空、医疗救助、抢险救灾、海洋勘测等不适合由人来承担任务的环境中凸显了良好的应用前景。

作为机器人领域的细分,仿生机器人是仿生学在机器人领域的应用落地,它通过模仿自然界中的生物的外部形状、运动原理和行为方式,能够延伸或替代生物体的部分功能,从而达到便捷特定场景工作的目的。

不过,就仿生机器人的具体应用结果来说,每个领域的表现各有优劣。

在军事领域,许多仿生机器人因能耗太大、噪音太强等原因为人诟病,导致其应用价值并不高;而在医疗、救援、看护等特定的垂直化场景中,仿生机器人的表现却又出乎意料的好,哈佛软体机器人实验室研制的人工心脏就是软体机器人成功落地的典型案例。

该机器人的外体为硅胶浇筑,内部螺旋状埋设人工肌肉。人工心脏通过气动人工肌肉(PAM)来控制自身运动,选择性激活或关闭人工肌肉单元,进而模拟心脏肌肉收缩规律,并能使用软件进行数值仿真。

除了医疗救助,近来仿生机器人的研发又有了新成果,它或将进一步加速机器人走进日常生活场景的脚步。

日前,麻省理工的研究人员对外展示了一款“小猎豹”机器人。从网上的视频可以看到,这款机器人虽然身形小巧,却能完成后空翻、跑步、横向走动、平地旋转等许多动作。

据报道,作为麻省理工仿生机器人实验室的作品之一,这台机器人是首个实现后空翻的四足机器人。动物机器人的量产此前早有先例,其主要的应用场景是家用看护。不过,这种仿生机器动物或许会逐渐成为家庭的宠物也未可知。

时至今日,国内外对仿生机器人的研究已经积累了丰富的成果,而这一独特的技术研究方向还将不断绵延,朝着延伸出更融洽的落地场景、创造更好的人类生活而努力。

国内仿生技术发展迅速,但现实问题不容小觑

为应对21世纪人类可能会面临的老龄化社会,弥补年轻劳动力的严重不足,助力解决老龄化社会的家庭服务和医疗等问题,近年来,仿生机器人正在经历快速发展阶段。

从蜘蛛、鸟类,到章鱼、蟑螂、狗,各种生物都在为仿生技术的进步提供源源不断的灵感,仿生技术也成为了机器人领域发展最快的细分研究类别之一。

目前,仿生机器人主要包括三大类:仿人机器人、仿生物机器人和生物机器人。按照使用环境的不同,又可以将机器人分为水下仿生机器人、空中仿生机器人和地面仿生机器人。

在仿生机器人中,对仿人机器人的研究和发展是人们相当重视的分支之一。

仿人机器人的研制开始于20世纪60年代末的双足步行机器人,它最大的特征就是能够用双足行走。不仅具备仿人的外形、行走姿势和完成抓取等基本特点,它还集成了多门学科知识和多项高新科技,代表了机器人的尖端技术。

仿人机器人技术是智能机器人研究的热点,也是一个国家机器人研究水平的标志。相对于其他国家,虽然我国关于仿生技术的研究起步较晚,但是近30年来,在NSFC的大力资助下,我国经历了从跟踪国外研究、模仿国外成果到局部领域齐头并进的层层递进。

我国先后研制出多指关节灵巧手、双足步行机器人和仿人机器人“先行者”,逐渐缩小了我国仿人机器人研究与世界先进水平的差距。仿人机器人“汇童”,标志着我国成为继日本之后第二个掌握集机构、控制、传感器、电源等于一体的仿人机器人技术的国家。

近年来,在仿生机器人领域,北大的机器鱼和南航的机器壁虎也是非常成功和领先的例子。对仿生机器人的研发,不仅标志着新产业的开辟,还带来了更多的就业机会和社会价值。

去年,江门市印星机器人有限公司与香港一家科研公司合作,研发出了具有全球先进水平的传感仿生机器人。这是一个可以模仿人类细微动作的机器人,甚至能完成拆弹等高危任务。公司目前已获得英国、美国等企业约百份订单。

该公司技术领导人表示:“控制员戴着控制器之后,机器人可以模仿控制员做出的所有动作。我们计算的角度误差只是1.25度,反应时间在30微妙以下,控制员和机器人的动作几乎是同步的。从动作精细度方面看,已经达到国际领先水平。”

随着5G时代的到来,该公司已着手研发5G网络下的第二代动作机器人。新一代的机器人将融合更多的新科技,如颈部自由度的控制、配合VR眼镜等。

不过,从行业目前的整体发展情况来看,对仿生机器人的研究还存在很多现实的问题,提升空间巨大。比如,研究深度的问题,这也解释了为什么目前的仿生机器人样机与生物实际的功能相距甚远;研发和制作成本的问题,巨大的成本是产品最终量产需要攻克的首要难题……

可以无限接近,而非完美替代 

目前关于仿生机器人在理论研究、市场应用和制造等方面的水平,国内外的差距并不大,但在部分仿生机器人的加工生产过程中,我国却面临着挑战。

究其原因,在于某些核心零部件的生产能力严重不足,尤其是像电机、减速器、传感器等关键的基础元器件。对进口零部件的依赖,导致了国产仿生机器人的高昂生产成本。

作为还没有完全投入使用的仿生机器人,其研发和制作成本就已经达到数百万美元,想要实现量产和产业化的目标依然困难重重。

近期,日本发布的一款以日俄混血的女性为原型的仿生机器人。它的外形和普通日本女孩相差无几,样子看起来甜美又精致,甚至能做出正常人类的几十个表情,丰富的语言素材库还能让人和她进行无障碍沟通。看似将成为抓住大众宅男市场的新商机,然而180万元的售价却让普通人望而却步。

成本虽然高,但是如果能真正达到完美地生物替代效果,那么仿生机器人或许能成为实用的奢侈品。然而事实并非如此,目前的仿生机器人样机与生物实际的功能相距甚远。

究其原因,或与生物本身的精密构造密不可分。世界上存在着的千万种生物都是经过亿万年的进化、发展而来,这使得生物体具有最融洽的内部结构特点,而这种融洽主要体现在灵活的运动能力、良好的环境适应性和强大的生存能力。

生物体是一个相当复杂的系统,每一个动作和功能都是由骨骼、肌肉、神经系统等多方面协调的结果。因此,人们不禁要反问,一个简单的程序真的可以实现很好的替代效果吗?

尤其是对于需要跨越材料、机电、控制、设计、力学等多学科,还要跟脑科学、生物科学等领域的研究成果相结合,仿生机器人要实现对生物机理的准确建模和分析,还有很长的路要走。

不过随着人类对人脑以及神经系统研究的深入,仿生机器人可能将不仅具有生物的形态特征和运动方式,同时还会具备生物的自我感知、自我控制等性能特性,更接近生物本身。

借助大自然的优势而开辟出的仿生机器人技术是人类智慧的结晶,终有一天,这颗智慧的大树也将硕果累累。

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