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近年來(lái)，仿生科技正在快速發(fā)展，尤其是在機(jī)器人行業(yè)，從蜘蛛到鳥(niǎo)類，從章魚(yú)到蟑螂，各種生物為技術(shù)進(jìn)步提供了源源不斷的靈感，仿生科技也成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。
一般而言，仿生機(jī)器人通過(guò)應(yīng)用環(huán)境的判別可分為地面仿生機(jī)器人，水下仿生機(jī)器人，還有空中仿生機(jī)器人。
地面仿生機(jī)器人
地面仿生機(jī)器人的種類有很多，根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式的不同可以分為仿人機(jī)器人、多足機(jī)器人、蛇形機(jī)器人和跳躍機(jī)器人。
1.仿人機(jī)器人
·日本本田ASMIO
仿人機(jī)器人“ASMIO”是本田技研工業(yè)的明星產(chǎn)品。2000年，本田第一次向世界展示了自己的仿人形機(jī)器人“ASMIO2000”。其不僅具有人的外觀，還可以事先預(yù)測(cè)下一個(gè)動(dòng)作并提前改變重心，這一技術(shù)使其步行動(dòng)作連續(xù)流暢，被視為第一個(gè)具有世界影響力的仿人形機(jī)器人。
據(jù)悉，最新版本的ASIMO機(jī)器人，可以完成很多類似人類活動(dòng)的工作。其最大的亮點(diǎn)在于手部活動(dòng)的突破，每只手都擁有13個(gè)自由運(yùn)動(dòng)軸。同時(shí)，本田還對(duì)ASIMO的下肢進(jìn)行了改進(jìn)，使其擁有更好平衡性，能夠更快、更平穩(wěn)的攀爬樓梯。本田曾表示，其最終目標(biāo)是讓ASMIO進(jìn)入民眾家庭并承擔(dān)諸如幫忙照顧嬰兒、老人以及殘疾病人這樣日常工作，真正變成家里人的好幫手。
·波士頓動(dòng)力Atlas
2019年9月，波士頓動(dòng)力宣布其雙足人形機(jī)器人 Atlas 再進(jìn)化，已經(jīng)掌握了倒立、360度翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等多項(xiàng)技能。據(jù)波士頓動(dòng)力介紹，他們利用新技術(shù)簡(jiǎn)化了Atlas的開(kāi)發(fā)過(guò)程，創(chuàng)建了這套動(dòng)作。這項(xiàng)新技術(shù)使得Atlas的開(kāi)發(fā)例程比以前快了很多，性能得到了提高，動(dòng)作準(zhǔn)確率約為80%。
Atlas出現(xiàn)的目的是為突破人形機(jī)器人全身運(yùn)動(dòng)性能的極限，盡量向人類的敏捷程度靠攏，展現(xiàn)出力量感與平衡感。同時(shí)，還可協(xié)助人類解決在危險(xiǎn)環(huán)境中遇到的各類問(wèn)題，諸如打開(kāi)或關(guān)閉重要閥門(mén)，清理堵塞通道的雜物，使用工具砸開(kāi)混凝土面板等。
·優(yōu)必選大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker
2020年1月7日，優(yōu)必選在CES展示了其全新迭代的大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker。Walker是優(yōu)必選科技研發(fā)的第一款可商業(yè)化落地的大型仿人服務(wù)機(jī)器人，與波士頓動(dòng)力的 Atlas、本田的 Asimo共同入選為“全球 5 大人形機(jī)器人”。
目前，最新迭代的版本中，Walker可以完成快速的類人步態(tài)行走、快速穩(wěn)定上樓梯，和上一代相比，運(yùn)動(dòng)性能得到了大幅度提升。在操作層面，基于上一個(gè)版本的伺服跟隨，Walker可以根據(jù)目標(biāo)物體的位姿變化實(shí)時(shí)調(diào)整自己執(zhí)行任務(wù)的軌跡，從而可以在動(dòng)態(tài)環(huán)境中完成更加復(fù)雜的任務(wù)。
目前Walker實(shí)現(xiàn)了模塊化，能做到單體生產(chǎn)和集成，腿部、臂膀、軀干都能拆卸組裝，成本可控同時(shí)也更方便量產(chǎn)、維護(hù)和維修，更符合未來(lái)的市場(chǎng)需求。Walker最終的落地方向和目標(biāo)是家庭場(chǎng)景。
2. 多足機(jī)器人
·波士頓動(dòng)力Spot
2020年6月16日，波士頓動(dòng)力Spot正式向美國(guó)企業(yè)用戶發(fā)售，售價(jià) 7.5 萬(wàn)美元起。目前，Spot已升級(jí)至Spot2.0，新版本對(duì)導(dǎo)航、自主性、感測(cè)、用戶可編程性、有效載荷集成、通信等方面進(jìn)行了改進(jìn)。Spot Release 2.0的最大亮點(diǎn)可能是全新改進(jìn)的自主導(dǎo)航API。
2.0版本還包括了一些重要的移動(dòng)性能升級(jí)，使Spot在濕滑的地面上更有彈性，并能更好地應(yīng)對(duì)樓梯，這兩點(diǎn)都是Spot在首次商業(yè)部署的環(huán)境——建筑工地中遇到的問(wèn)題。
波士頓動(dòng)力公司發(fā)言人表示：“我們計(jì)劃在明年生產(chǎn)大約1000個(gè)Spot，但可以根據(jù)需求增加產(chǎn)量。我們正在探索今年實(shí)現(xiàn)海外銷售的可能?！痹摴咀畛跤?jì)劃在2020年中期完成1000個(gè)Spot的生產(chǎn)，但新冠疫情爆發(fā)打亂了這一時(shí)間表。
·ANYbotics四足機(jī)器人ANYmal
2019年1月，瑞士公司 ANYbotics 推出一款靈活的四足機(jī)器人——ANYmal，它可以對(duì)抗各種惡劣的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，適用于在危險(xiǎn)的工業(yè)場(chǎng)景中執(zhí)行任務(wù)。目前，ANYmal已升級(jí)至ANYmal C最新版本，它的移動(dòng)速度為 1 米/秒，可以爬上 20°的斜坡和 45°的樓梯，并且能夠穿過(guò) 60 厘米寬的通道，能在1米深的水中浸泡一小時(shí)，還會(huì)自己找充電樁。
ANYmal C 的銷售對(duì)象是開(kāi)發(fā)客戶、工程合作伙伴和大學(xué)，同時(shí)也會(huì)提供完整的軟件和虛擬環(huán)境。
3. 蛇形機(jī)器人
·OC Robotics蛇形機(jī)械臂
2017年6月份，GE航空集團(tuán)宣布，收購(gòu)英國(guó)老牌機(jī)器人制造商O(píng)C Robotics，該公司制造的可以在密閉和危險(xiǎn)區(qū)域使用的蛇形機(jī)器人，如果將這種機(jī)器人，應(yīng)用在GE航空航天、建筑、核能、石化和安全等多個(gè)行業(yè)，不僅效率提高，更能保證人員安全。
OC Robotics公司設(shè)計(jì)的蛇形機(jī)器人非常適用于一些狹小的空間作業(yè)。基本上，它是一堆柔性的關(guān)節(jié)，一共有11個(gè)，形成“蛇”的形態(tài)——也有點(diǎn)像人類的脊椎。然后，三根不銹鋼纜繩被固定在這11節(jié)的每一節(jié)的“末端”，通過(guò)滑輪系統(tǒng)穿過(guò)前面的每一節(jié)，最后會(huì)固定到一組執(zhí)行器上。通過(guò)收/放鋼絲繩可以控制蛇的“曲率”變化。
4. 跳躍機(jī)器人
·Salto跳躍機(jī)器人
這個(gè)名叫Salto的迷你機(jī)器人，一次最高跳起1.2米高、16公里的時(shí)速，還可以在移動(dòng)中的斜面上連續(xù)跳躍，甚至連跑酷中的蹬墻反身跳都做得到而且即使在跳躍時(shí)存在失誤，Salto也能在空中迅速甩動(dòng)自己的兩條小“胳膊”，重新找回平衡。
目前，Salto跳躍機(jī)器人已將著陸目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差從9厘米減小到1.6厘米，這意味著它可以進(jìn)行更加精準(zhǔn)的跳躍。
水下仿生機(jī)器人
·博雅工道亞洲龍魚(yú)ROBOLAB-GL
博雅工道成立于2015年，公司主要從事水中機(jī)器人及自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)、機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)及服務(wù)等工作。ROBOLAB-GL是博雅工道最新自主研發(fā)的一款多關(guān)節(jié)仿龍魚(yú)機(jī)器人產(chǎn)品，根據(jù)龍魚(yú)的游動(dòng)姿態(tài)和外觀樣式，依托現(xiàn)有流體仿真技術(shù)設(shè)計(jì)，能夠像真魚(yú)一樣順暢優(yōu)雅的自如游動(dòng)，達(dá)到以假亂真的效果。它集成了多種傳感器和全局視覺(jué)控制技術(shù)，可應(yīng)用于教育科研、文娛、海洋生物研究等多個(gè)領(lǐng)域。
·深之藍(lán)白鯊Mini水下機(jī)器人
深之藍(lán)白鯊Mini水下機(jī)器人屬于小型工業(yè)級(jí)ROV纜控水下無(wú)人機(jī)，具備體積小、重量輕的特點(diǎn)，一個(gè)人就能輕松完成布放。操作者可通過(guò)線纜連接控制箱，或使用手柄搭配平板電腦進(jìn)行操控，可以滿足不同場(chǎng)景使用需求。白鯊Mini的下潛深度可達(dá)100米，覆蓋大部分河道、水庫(kù)、湖泊的觀測(cè)需求。除了海洋漁業(yè)，也可應(yīng)用于水下環(huán)境檢測(cè)、管道檢查、水庫(kù)勘查、打撈救助、水下拍攝、水下娛樂(lè)等。
2019年4月，深之藍(lán)與JOHNAN株式會(huì)社、Skyseeker株式會(huì)社、tiwaki株式會(huì)社在日本東京簽署四方合作協(xié)議。由此，中國(guó)工業(yè)級(jí)水下機(jī)器人首次進(jìn)軍日本市場(chǎng)。根據(jù)協(xié)議要求，首批約50臺(tái)深之藍(lán)白鯊Mini水下機(jī)器人用于海洋漁業(yè)作業(yè)當(dāng)中。
空中仿生機(jī)器人
·Festo BS仿生雨燕
作為仿生機(jī)器人領(lǐng)域的老江湖，來(lái)自德國(guó)的費(fèi)斯托（Festo）不久前又發(fā)布了兩款仿生機(jī)器人，進(jìn)一步擴(kuò)充了費(fèi)斯托仿生機(jī)器人家族。其中，BS是一款仿生雨燕，但這并不是費(fèi)斯托開(kāi)發(fā)的第一批仿生機(jī)器鳥(niǎo)。
在重量上每只BS僅為42克，其中6克為電池。此外還需要一臺(tái)電機(jī)控制機(jī)翼襟翼，兩臺(tái)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)翅膀進(jìn)行轉(zhuǎn)向。目前BS的飛行時(shí)間較為有限，只有7分鐘，不過(guò)費(fèi)斯托表示：“飛行物體和GPS路線的智能聯(lián)網(wǎng)使3D導(dǎo)航系統(tǒng)可以在未來(lái)的聯(lián)網(wǎng)工廠中使用，這證明了針對(duì)BionicSwift的開(kāi)發(fā)工作具有合理性。”
結(jié)語(yǔ)
目前來(lái)看，整個(gè)仿生機(jī)器人具有廣闊的發(fā)展前景。不過(guò)，仿生機(jī)器人尤其是仿人機(jī)器人的研究需要多個(gè)專業(yè)、大量經(jīng)費(fèi)、長(zhǎng)時(shí)間投入，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)低成本民用市場(chǎng)規(guī)模，GOOGLE賣掉了Boston Dynamics也是基于此原因。
另外，在仿生機(jī)器人的研究中還需要開(kāi)拓思路，應(yīng)逐步摒棄傳統(tǒng)的機(jī)器人研究方法，利用多學(xué)科優(yōu)勢(shì)并從生物性能出發(fā)，使得仿生機(jī)器人向著結(jié)構(gòu)與生物材料一體化的類生命系統(tǒng)發(fā)展。
目前，國(guó)內(nèi)在仿生機(jī)器人這一塊，仍處于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段，商業(yè)化轉(zhuǎn)變?nèi)员容^困難。專注仿生機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)企業(yè)中，大部分集中在水下機(jī)器人這條賽道上。
但這些在國(guó)內(nèi)排在前列的企業(yè)，在放到國(guó)際仿生機(jī)器人的平臺(tái)上較量時(shí)，無(wú)論從研究的深度還是規(guī)模，都還屬于謹(jǐn)慎的嘗試。
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