機器人產(chǎn)業(yè)爆發(fā)，十大技術(shù)趨勢順勢而上 - 全文

　　機器人一直以來都是一個科幻詞語，大部分人只在電視及電影屏幕上能一睹其貌。其實，機器人早已實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。國際機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長羅軍本月19日在京表示，近年來中國機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，中國可能在未來10年提前進入智能制造時代，基本實現(xiàn)制造業(yè)的升級換代和結(jié)構(gòu)性調(diào)整。

　　同時，工信部副部長蘇波11月3日在接受采訪時表示，工信部將組織制訂我國機器人技術(shù)路線圖及機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃。力爭到2020年，形成較為完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，高端市場占有率達到45％以上，基本滿足國際建設(shè)、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。

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　　中國機器人市場潛力巨大

　　來自中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，目前世界機器人密度均值為51，中國僅為15。作為制造業(yè)大國，我國工業(yè)機器人的使用密度為每一萬名工人擁有機器人21臺，不及國際平均水平55臺的一半。不過這樣的數(shù)據(jù)只說明過去。

　　而從現(xiàn)在來看，“中國機器人市場即將爆發(fā)”，一年前的這句預(yù)言，如今正在市場上得到印證。近期關(guān)于工業(yè)機器人的利好消息稱得上是“扎堆兒”。先是9月底我國首條用機器人生產(chǎn)機器人的數(shù)字化生產(chǎn)線在沈陽投產(chǎn)，年產(chǎn)能將達到5000臺工業(yè)機器人；10月，杭州娃哈哈集團又證實，將跨界涉足特種專用機器人產(chǎn)業(yè)。還有業(yè)內(nèi)消息說，乳業(yè)巨頭蒙牛公司的生產(chǎn)線上正在大量使用工業(yè)機器人。

　　與此同時，不斷有企業(yè)投資或設(shè)立機器人公司，或收購國外機器人公司股份，有的企業(yè)甚至還籌建商業(yè)銀行，為發(fā)展機器人項目進行融資。另外，更有國際機器人企業(yè)瞄準國內(nèi)市場，紛紛攻城略地，搶占碼頭。毋庸置疑，市場將進入與機器人“共舞”的時代。有專家分析，未來機器人行業(yè)可能成為全球新的經(jīng)濟引擎，而中國制造的下一個增長點也許將在這里孕育而生。

　　因此對人工智能和機器人等產(chǎn)品看似遙遠，更為準確的說這二者已經(jīng)呼之欲出了。當然，要真正實現(xiàn)這一高科技進入大眾生活，還需更多的技術(shù)革新。當前各個國家對機器人技術(shù)都是非常的重視，人們生活對智能化要求的提高也促進了機器人的發(fā)展，在這樣的背景下，機器人技術(shù)的發(fā)展可以說是一日千里，未來機器人將在以下技術(shù)的基礎(chǔ)上飛速發(fā)展。

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　　機器人十大關(guān)鍵技術(shù)趨勢：

　　一、人機交互技術(shù)

　　東芝近期舉辦的 Cutting-EdgeIT& Electronics Comprehensive Exhibition （CEATEC）展會上發(fā)布了一款全新人形交互機器人，而其最大特色就是可以通過手語與人交流。

　　據(jù)悉，得益于關(guān)節(jié)中內(nèi)置的43個電動機，這個名叫 AikoChihira 的女性角色機器人的肢體運動相當自然流暢，這也讓手語表達成為了可能。不過，機器人動作模擬技術(shù)目前還存在諸多限制，東芝計劃在2020年以前推出更為全面智能的手語交互機器人，而實現(xiàn)這個目標就必須將語言表達、語音識別、動作控制等多個系統(tǒng)完美結(jié)合在一起。值得一提的是，AikoChihira 計劃的最終目標是為老人以及老年癡呆癥患者提供服務(wù)，在陪伴他們的同時還能幫助醫(yī)護人員或者其親人進行實時監(jiān)護。

　　二、有感情的機器人：讀懂表情

　　許多機器人的存在只是為了完成某些工作或特定的任務(wù)，有“情感”的機器人相信大家都只在電影中才會見到。來自東南大學機器人傳感控制實驗室的吳涓教授透露說，該實驗室的研究團隊已完成了情感交互機器人的初步設(shè)計。

　　一般來說，當人和機器人接觸的時候，由于機器缺乏可辨認的性格，因此和人沒有情感的互動。吳涓表示，其實只要把人的表情、動作的特定的信號提取出來，再交給機器人，那么它就會識別人的表情，辨別別人對它的動作到底是粗暴還是友好，從而做出相應(yīng)的反應(yīng)，可以與人的情感形成互動。

　　吳涓分析說，由于目前對于人的情感的科學基礎(chǔ)研究還不夠，因此目前研究出來的情感交互機器人其實和真人的情感交互還有很大的距離，它只是能夠識別一些簡單的表情，對于動作的識別也局限于一些固定的動作，但是未來隨著人機交互技術(shù)的進一步發(fā)展，我們和機器人的“情感”交流將會越來越順暢。

　　三、軟體機器人控制技術(shù)

　　機器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過事實并不總是這個樣子的。最近，來自美國普渡大學的研究人員就發(fā)明了一種由輕質(zhì)惰性泡沫材料制成的軟體機器人，為了讓它像機器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。

　　該項目的負責人稱，這種能夠變形收縮的機械纖維將被廣泛用于機器人領(lǐng)域，而他們也有計劃以此為基礎(chǔ)研制新型飛行機器人。另外，由于成本低重量輕，機械纖維機器人十分適合用于太空探索，要知道每多將一克物質(zhì)送上太空，整個發(fā)射成本都會顯著增加，而美國航空航天局也已經(jīng)開始著手研究這類軟體機器人。不僅如此，對于醫(yī)療領(lǐng)域來說機械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎(chǔ)上又減輕了患者的負擔。

　　四、液態(tài)金屬控制技術(shù)

　　科學家們使用鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態(tài)，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激后，球體表面張力會降低，金屬會在桌面上伸展。這一過程是可逆的：如果電荷從負轉(zhuǎn)正，液態(tài)金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調(diào)整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y(jié)構(gòu)。

　　北卡羅來納州立大學副教授邁克爾·迪基（MichaelDickey ）說：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當了不起的。我們可以利用這種技術(shù)控制液態(tài)金屬的活動，從而改變天線形狀、連接或斷開電路等?！?/p>

　　五、機器人生物行走技術(shù)

　　新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”（bio-bots ），由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發(fā)號施令。相關(guān)論文在線發(fā)表于最近的美國《國家科學院學報》上。

　　伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾巴什爾小組用3D打印技術(shù)造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設(shè)計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關(guān)、加快或減慢速度。

　　新設(shè)計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發(fā)。據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結(jié)構(gòu)，又能像關(guān)節(jié)一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。

　　下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經(jīng)元那樣，用光或化學物質(zhì)控制生物器向不同方向運動?！拔覀兊哪繕耸前堰@些設(shè)備用作‘自主傳感器’?！卑褪矤栒f，“比如，讓它能感覺到某種化學物質(zhì)，朝它運動并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。

　　六、機器人透視技術(shù)

　　據(jù)國外媒體報道，目前，美國加州大學最新研制一款具有“透視眼”能力的機器人，在兩個機器人之間釋放無線信號，通過測量信號強度的變化，將觀察發(fā)現(xiàn)墻壁內(nèi)部的物體。該技術(shù)可用于尋找困陷在建筑物中的傷員，或者監(jiān)控家中的老年人。

　　該系統(tǒng)是由美國加州大學科學家YasaminMostofi 博士最新研制的，這兩個機器人裝配著輪子，一個釋放無線信號，另一個探測接收信號強度。

　　當機器人環(huán)繞正方形混凝土建筑物時，彼此離開視線范圍之內(nèi)，它們能夠計算出建筑物內(nèi)部的事物，甚至可以識別出人類。其工作原理是當途經(jīng)墻壁和其它物體時，測量信號強度的衰減程度。

　　通過測量無線信號的衰減情況，機器人可以繪制一張視覺地圖，呈現(xiàn)觀測大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項研究結(jié)果非常令人滿意，誤差不超過5厘米。

　　雖然一些現(xiàn)代無人操控機器人使用激光掃描器觀察前方的物體，但卻不能透視鄰近的物體或者墻壁。研究人員指出，這項最新技術(shù)將是機器人運動設(shè)計的革命性創(chuàng)新，賦予無人操控機器人一些新的功能。

　　他們認為這項技術(shù)潛在廣泛應(yīng)用，其中包括：地震災(zāi)難之后的搜尋和營救工作?！巴敢曆蹤C器人”無需挖掘便能檢測探索考古遺址。

　　七、敏感觸控技術(shù)

　　不要以為機器人的敏感度很差。美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology， MIT ）視覺科學學科聯(lián)合波士頓東北大學研究團隊近日成功研制了一種觸覺傳感器GelSight ，比人類的手指更加靈活敏感。

　　此次麻省理工學院及東北大學聯(lián)合研究團隊開發(fā)的“機器人手指傳感器”突破了此前機器人手部關(guān)節(jié)不靈敏等限制，甚至比人類手指更加靈活敏感，因此受到了各界矚目。該傳感器不是以機器來辨識觸覺，而是以3D視覺實時定位物體的方位，以實現(xiàn)對物體的識別和傳感。

　　據(jù)悉這種技術(shù)比人類的手部觸覺靈敏約100倍。 GelSight 內(nèi)置有紅色、黃色、白色、藍色等照明設(shè)備， GelSight 可根據(jù)指示的信號迅速做出反應(yīng)，根據(jù)麻省理工學院方面公開的演示視頻更可直觀的感受到 GelSight 的強大功能。裝置了 GelSight 傳感器的機器人可輕松拔出裝置在電腦上的USB，但未裝置 GelSight 的機器人則無法完成該動作。

　　據(jù)悉， GelSight 最大的特征在于最快的辨識物體的視覺信號，并馬上將其轉(zhuǎn)化為觸覺信號。

　　八、機器人用可伸縮電線

　　日本綜合型化學企業(yè)旭化成將于9月1日發(fā)售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線。

　　該電線由旭化成其旗下子公司、從事紡織業(yè)務(wù)的旭化成紡織公司開發(fā)。在拉伸時可以伸長至1.4倍，同時在反復(fù)彎曲直至斷線的耐久性方面也是以往產(chǎn)品的10-100倍。

　　以樹脂材料作為保護的一般電線在用于機器人時，在手腕做彎曲動作等的情形下，容易形成松弛或纏繞。而旭化成開發(fā)的這種伸縮性電線將可以依照其實施的擬人動作合理布線。

　　九、機器人可自行組隊技術(shù)

　　相信對于有密集恐懼癥的人來說，看到1000只排得密密麻麻的小機器人在桌面上一起移動絕對不會感到好受。不過這仍無法阻礙哈佛大學的工程師們打造這樣的系統(tǒng)。據(jù)悉，研究團隊使用了1000只組裝簡易的小型機器人，每個造價20美元。 據(jù)介紹，每組裝一個這樣的機器人需要5分鐘的時間，也就是，他們花費了83多個小時完成了這項艱巨的任務(wù)。

　　之后，他們?yōu)檫@些小小的機器人提供了多套算法，這樣它們就能移動形成多種形狀。

　　目前，這套系統(tǒng)面臨的最大問題并不是組裝所需花費的時間，而是如何開發(fā)出一套可以精準控制這群小機器人的算法。

　　就目前來看，現(xiàn)在這套系統(tǒng)更多的像是機器人對自己的編程控制，而不是執(zhí)行一個可讓人類受益的任務(wù)。另外，Rubenstein 表示，他們未來將可能用更小的機器人打造一個更大的“蜂群”，進而了解控制體積更小機器人的方法。

　　十、造房子機器人：或成為未來主流

　　一個被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機器人套件，可以像建筑工人那樣3D打印出一間房屋，其快速、低價、安全讓建筑機器人將有可能成為下一代強大的建筑必備工具。

　　其運作方式基本上和同類型的無人建筑機器人一樣，逐層澆筑流體建筑材料。但是它最大的不同，就是可以打印的建筑體積更大，而且設(shè)計方法也與眾不同。

　　用機器人造房子的確很酷，可以肯定的是，Minibuilders將在未來建筑機器人領(lǐng)域里扮演一個非常重要的角色。

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