| 排名 | 名稱 | 運(yùn)用范圍 | 研發(fā)團(tuán)隊(duì) |
|---|---|---|---|
| 1 | 蛇形臂機(jī)器人 | 核電站反應(yīng)堆的檢修工作以及地震的搜救工作等。 | 新松 |
| 2 | 傳感仿生機(jī)器人 | 危險(xiǎn)任務(wù)處理，例如爆炸品、輻射、空氣污染、高壓電、強(qiáng)磁場(chǎng)等。 | 印星機(jī)器人 |
| 3 | 第一代工業(yè)級(jí)水下魚型機(jī)器RoboShark 1.0 | 主要應(yīng)用于水下的巡檢、科考和追蹤等任務(wù)。 | 博雅工道 |
| 4 | 獵戶機(jī)械臂平臺(tái) | 能通過(guò)編程來(lái)自定義機(jī)械臂的動(dòng)作，其首款落地應(yīng)用是“機(jī)器人咖啡店”。 | 獵豹移動(dòng) |
| 5 | 姚明機(jī)器人2.0 | 應(yīng)用于競(jìng)技體育訓(xùn)練的人工智能化、全民健身的運(yùn)動(dòng)娛樂化和仿人機(jī)器人的社會(huì)化服務(wù)等。 | 上海荷福 |
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初步落地效果顯著，仿生機(jī)器人發(fā)展前景樂觀
人們對(duì)機(jī)器人的印象最初可能來(lái)自于影視作品。在作品中，機(jī)器人表現(xiàn)出了無(wú)所不能的天賦，甚至有著掌控地球的力量，這種智能產(chǎn)品的存在，也激起了現(xiàn)實(shí)社會(huì)中人們對(duì)其利弊做出的兩極分化式的熱烈討論。
不過(guò)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)不斷有能輔助工作、學(xué)習(xí)、娛樂的機(jī)器產(chǎn)品走進(jìn)大家的視野，我們的生活也在一定程度上受到了機(jī)器產(chǎn)品帶來(lái)的影響。
近些年來(lái)，一些原本只在科幻電影里才會(huì)出現(xiàn)的同時(shí)具有生物和機(jī)器人特點(diǎn)的仿生機(jī)器人，也逐漸在軍事反恐、探索太空、醫(yī)療救助、搶險(xiǎn)救災(zāi)、海洋勘測(cè)等不適合由人來(lái)承擔(dān)任務(wù)的環(huán)境中凸顯了良好的應(yīng)用前景。
作為機(jī)器人領(lǐng)域的細(xì)分，仿生機(jī)器人是仿生學(xué)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用落地，它通過(guò)模仿自然界中的生物的外部形狀、運(yùn)動(dòng)原理和行為方式，能夠延伸或替代生物體的部分功能，從而達(dá)到便捷特定場(chǎng)景工作的目的。
不過(guò)，就仿生機(jī)器人的具體應(yīng)用結(jié)果來(lái)說(shuō)，每個(gè)領(lǐng)域的表現(xiàn)各有優(yōu)劣。
在軍事領(lǐng)域，許多仿生機(jī)器人因能耗太大、噪音太強(qiáng)等原因?yàn)槿嗽嵅?，?dǎo)致其應(yīng)用價(jià)值并不高；而在醫(yī)療、救援、看護(hù)等特定的垂直化場(chǎng)景中，仿生機(jī)器人的表現(xiàn)卻又出乎意料的好，哈佛軟體機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室研制的人工心臟就是軟體機(jī)器人成功落地的典型案例。
該機(jī)器人的外體為硅膠澆筑，內(nèi)部螺旋狀埋設(shè)人工肌肉。人工心臟通過(guò)氣動(dòng)人工肌肉（PAM）來(lái)控制自身運(yùn)動(dòng)，選擇性激活或關(guān)閉人工肌肉單元，進(jìn)而模擬心臟肌肉收縮規(guī)律，并能使用軟件進(jìn)行數(shù)值仿真。
除了醫(yī)療救助，近來(lái)仿生機(jī)器人的研發(fā)又有了新成果，它或?qū)⑦M(jìn)一步加速機(jī)器人走進(jìn)日常生活場(chǎng)景的腳步。
日前，麻省理工的研究人員對(duì)外展示了一款“小獵豹”機(jī)器人。從網(wǎng)上的視頻可以看到，這款機(jī)器人雖然身形小巧，卻能完成后空翻、跑步、橫向走動(dòng)、平地旋轉(zhuǎn)等許多動(dòng)作。
據(jù)報(bào)道，作為麻省理工仿生機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的作品之一，這臺(tái)機(jī)器人是首個(gè)實(shí)現(xiàn)后空翻的四足機(jī)器人。動(dòng)物機(jī)器人的量產(chǎn)此前早有先例，其主要的應(yīng)用場(chǎng)景是家用看護(hù)。不過(guò)，這種仿生機(jī)器動(dòng)物或許會(huì)逐漸成為家庭的寵物也未可知。
時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)外對(duì)仿生機(jī)器人的研究已經(jīng)積累了豐富的成果，而這一獨(dú)特的技術(shù)研究方向還將不斷綿延，朝著延伸出更融洽的落地場(chǎng)景、創(chuàng)造更好的人類生活而努力。
國(guó)內(nèi)仿生技術(shù)發(fā)展迅速，但現(xiàn)實(shí)問(wèn)題不容小覷
為應(yīng)對(duì)21世紀(jì)人類可能會(huì)面臨的老齡化社會(huì)，彌補(bǔ)年輕勞動(dòng)力的嚴(yán)重不足，助力解決老齡化社會(huì)的家庭服務(wù)和醫(yī)療等問(wèn)題，近年來(lái)，仿生機(jī)器人正在經(jīng)歷快速發(fā)展階段。
從蜘蛛、鳥類，到章魚、蟑螂、狗，各種生物都在為仿生技術(shù)的進(jìn)步提供源源不斷的靈感，仿生技術(shù)也成為了機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展最快的細(xì)分研究類別之一。
目前，仿生機(jī)器人主要包括三大類：仿人機(jī)器人、仿生物機(jī)器人和生物機(jī)器人。按照使用環(huán)境的不同，又可以將機(jī)器人分為水下仿生機(jī)器人、空中仿生機(jī)器人和地面仿生機(jī)器人。
在仿生機(jī)器人中，對(duì)仿人機(jī)器人的研究和發(fā)展是人們相當(dāng)重視的分支之一。
仿人機(jī)器人的研制開始于20世紀(jì)60年代末的雙足步行機(jī)器人，它最大的特征就是能夠用雙足行走。不僅具備仿人的外形、行走姿勢(shì)和完成抓取等基本特點(diǎn)，它還集成了多門學(xué)科知識(shí)和多項(xiàng)高新科技，代表了機(jī)器人的尖端技術(shù)。
仿人機(jī)器人技術(shù)是智能機(jī)器人研究的熱點(diǎn)，也是一個(gè)國(guó)家機(jī)器人研究水平的標(biāo)志。相對(duì)于其他國(guó)家，雖然我國(guó)關(guān)于仿生技術(shù)的研究起步較晚，但是近30年來(lái)，在NSFC的大力資助下，我國(guó)經(jīng)歷了從跟蹤國(guó)外研究、模仿國(guó)外成果到局部領(lǐng)域齊頭并進(jìn)的層層遞進(jìn)。
我國(guó)先后研制出多指關(guān)節(jié)靈巧手、雙足步行機(jī)器人和仿人機(jī)器人“先行者”，逐漸縮小了我國(guó)仿人機(jī)器人研究與世界先進(jìn)水平的差距。仿人機(jī)器人“匯童”，標(biāo)志著我國(guó)成為繼日本之后第二個(gè)掌握集機(jī)構(gòu)、控制、傳感器、電源等于一體的仿人機(jī)器人技術(shù)的國(guó)家。
近年來(lái)，在仿生機(jī)器人領(lǐng)域，北大的機(jī)器魚和南航的機(jī)器壁虎也是非常成功和領(lǐng)先的例子。對(duì)仿生機(jī)器人的研發(fā)，不僅標(biāo)志著新產(chǎn)業(yè)的開辟，還帶來(lái)了更多的就業(yè)機(jī)會(huì)和社會(huì)價(jià)值。
去年，江門市印星機(jī)器人有限公司與香港一家科研公司合作，研發(fā)出了具有全球先進(jìn)水平的傳感仿生機(jī)器人。這是一個(gè)可以模仿人類細(xì)微動(dòng)作的機(jī)器人，甚至能完成拆彈等高危任務(wù)。公司目前已獲得英國(guó)、美國(guó)等企業(yè)約百份訂單。
該公司技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人表示：“控制員戴著控制器之后，機(jī)器人可以模仿控制員做出的所有動(dòng)作。我們計(jì)算的角度誤差只是1.25度，反應(yīng)時(shí)間在30微妙以下，控制員和機(jī)器人的動(dòng)作幾乎是同步的。從動(dòng)作精細(xì)度方面看，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！?/p>
隨著5G時(shí)代的到來(lái)，該公司已著手研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)下的第二代動(dòng)作機(jī)器人。新一代的機(jī)器人將融合更多的新科技，如頸部自由度的控制、配合VR眼鏡等。
不過(guò)，從行業(yè)目前的整體發(fā)展情況來(lái)看，對(duì)仿生機(jī)器人的研究還存在很多現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，提升空間巨大。比如，研究深度的問(wèn)題，這也解釋了為什么目前的仿生機(jī)器人樣機(jī)與生物實(shí)際的功能相距甚遠(yuǎn)；研發(fā)和制作成本的問(wèn)題，巨大的成本是產(chǎn)品最終量產(chǎn)需要攻克的首要難題……
可以無(wú)限接近，而非完美替代
目前關(guān)于仿生機(jī)器人在理論研究、市場(chǎng)應(yīng)用和制造等方面的水平，國(guó)內(nèi)外的差距并不大，但在部分仿生機(jī)器人的加工生產(chǎn)過(guò)程中，我國(guó)卻面臨著挑戰(zhàn)。
究其原因，在于某些核心零部件的生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足，尤其是像電機(jī)、減速器、傳感器等關(guān)鍵的基礎(chǔ)元器件。對(duì)進(jìn)口零部件的依賴，導(dǎo)致了國(guó)產(chǎn)仿生機(jī)器人的高昂生產(chǎn)成本。
作為還沒有完全投入使用的仿生機(jī)器人，其研發(fā)和制作成本就已經(jīng)達(dá)到數(shù)百萬(wàn)美元，想要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)依然困難重重。
近期，日本發(fā)布的一款以日俄混血的女性為原型的仿生機(jī)器人。它的外形和普通日本女孩相差無(wú)幾，樣子看起來(lái)甜美又精致，甚至能做出正常人類的幾十個(gè)表情，豐富的語(yǔ)言素材庫(kù)還能讓人和她進(jìn)行無(wú)障礙溝通?？此茖⒊蔀樽プ〈蟊娬惺袌?chǎng)的新商機(jī)，然而180萬(wàn)元的售價(jià)卻讓普通人望而卻步。
成本雖然高，但是如果能真正達(dá)到完美地生物替代效果，那么仿生機(jī)器人或許能成為實(shí)用的奢侈品。然而事實(shí)并非如此，目前的仿生機(jī)器人樣機(jī)與生物實(shí)際的功能相距甚遠(yuǎn)。
究其原因，或與生物本身的精密構(gòu)造密不可分。世界上存在著的千萬(wàn)種生物都是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化、發(fā)展而來(lái)，這使得生物體具有最融洽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而這種融洽主要體現(xiàn)在靈活的運(yùn)動(dòng)能力、良好的環(huán)境適應(yīng)性和強(qiáng)大的生存能力。
生物體是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，每一個(gè)動(dòng)作和功能都是由骨骼、肌肉、神經(jīng)系統(tǒng)等多方面協(xié)調(diào)的結(jié)果。因此，人們不禁要反問(wèn)，一個(gè)簡(jiǎn)單的程序真的可以實(shí)現(xiàn)很好的替代效果嗎？
尤其是對(duì)于需要跨越材料、機(jī)電、控制、設(shè)計(jì)、力學(xué)等多學(xué)科，還要跟腦科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究成果相結(jié)合，仿生機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)對(duì)生物機(jī)理的準(zhǔn)確建模和分析，還有很長(zhǎng)的路要走。
不過(guò)隨著人類對(duì)人腦以及神經(jīng)系統(tǒng)研究的深入，仿生機(jī)器人可能將不僅具有生物的形態(tài)特征和運(yùn)動(dòng)方式，同時(shí)還會(huì)具備生物的自我感知、自我控制等性能特性，更接近生物本身。
借助大自然的優(yōu)勢(shì)而開辟出的仿生機(jī)器人技術(shù)是人類智慧的結(jié)晶，終有一天，這顆智慧的大樹也將碩果累累。
