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  • 波士頓動力的“狗”,哈佛大學的“蟑螂”,機器人和動物的愛恨情仇

    行業資訊 | 時間: 2020-06-22 | 中國機器人網 隗寧 | 編譯:阿芬|瀏覽量:2841318

      6月17日消息,機器人制造商波士頓動力公司(Boston Dynamics)四足機器人Spot開始出售,定價7.45萬美元(約合52.83萬元),用于商業和工業用途。
     
      此消息一出,機器人行業各個媒體都在爭相轉載,盡管這個機器人目前僅在美國發售,但是大家也都迫不及待想一睹為快,看看這只價格堪比一輛特斯拉Model S的“大狗”究竟有什么本領。
     
      波士頓動力發售的這個明星產品機器狗,官方名字叫做spot,但是四條腿的可愛造型,所以一直被戲稱為“大狗機器人”。有些人因為它通體黃色,還給它起名“大黃”機器狗。
     
      此前,spot一直用于租賃,在過去兩年多的時間里,它成為科技會議中的常客,儼然是一只寵物狗。早在2018年3月,亞馬遜舉辦的MARS大會上,CEO杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)現身時,就有一只Spot霸氣隨行。知名的太陽馬戲團也和波士頓合作,將spot納入其馬戲表演陣容。
     

     
      除了這只廣受關注的“網紅狗”,最近還有一個機器人被冠上了動物的名字,它就是哈佛大學的“蟑螂機器人”。
     
      受昆蟲生物學的啟發,這個被稱為HAMR-JR的微型機器人問世了。它由哈佛大學約翰·A·保爾森工程和應用科學學院(SEAS)和哈佛威斯生物啟發工程研究所的研究人員攜手開發,HAMR-JR只有一便士大小,使它成為迄今為止最靈巧的微型機器人之一。而且可以奔跑、跳躍、攜帶超過自身重量十倍的重物和快速轉彎。
     
      和波士頓動力的大狗不同,HAMR-JR之所以被稱為“蟑螂機器人”,并不是因為長相,而是在設計上模仿了蟑螂的速度和機動性。如今,HAMR-JR的研究團隊正在從其他昆蟲身上尋找靈感,希望研發出更加體積更小、功能更多的機器人。
     

     
      其實在科學界,從動物身上找靈感的事屢見不鮮,今年被人瘋狂詬病的蝙蝠和雷達息息相關,蜜蜂的蜂巢也可以啟發人們研究結實的建筑材料。此外,有一些還很存在很大的爭議,讓人們質疑合理性和合法性。那么機器人研發和什么動物究竟有什么“瓜葛”?
     
      天上飛的機器人--動物把翅膀借給機器人飛翔
     
      即使是地球上最先進的機器人專家也在盡其所能再現鳥類在空中飛行時那種毫不費力的優雅和效率,畢竟,機器人由許多工業材料組成,無法展現鳥類的輕盈。現在,由斯坦福大學研究人員打造的PigeonBot就向這個目標邁進了一步。事實證明,鳥類的飛行方式不是很好理解,因為其動態翅膀形狀和單個羽毛位置之間的關系超級復雜。
     
      據了解,研究團隊通過利用40根鴿子羽毛和一個極輕的框架打造了一個簡單的飛行器,雖然它的升力并非來自羽毛,而是由安裝在前面的一個螺旋槳提供,但這些羽毛會在機器人進行類似于鳥類滑翔時的動作時提供引導和操控。
     
      eMotionButterflies 是會飛的電子蝴蝶,有一對藍色翅膀。據稱,這是世界上最像真實生物的機器人。這個機器人蝴蝶可以獨立飛行,但是多個蝴蝶之間不會撞車。這得益于蝴蝶身體中的導航和互聯系統。蝴蝶仿生機器人每只翼展長度是 50 厘米,整機重量 32 克。蝴蝶內部有加速計,陀螺儀,指南針,還有兩個 90 毫安電池,飛行 3-4 分鐘就要充電15分鐘。eMotionButterflies 的翅膀每秒拍打 1-2 次,飛行的最高速度可達到 2.5m/s。
     

     
      目前這種機器人的應用主要在通信,有些人猜測,未來,這些機器人可能會被用于竊聽或者軍事情報傳遞,不過這么一直蝴蝶出現在機密的位置,還是會被人懷疑吧。
     
      水里游的機器人--一切都和水底生物有關
     
      上個世紀,北京航空航天大學的研究團隊率先設計出一款“魚形機器人”,并且拿到了1999年的“大學生挑戰杯”一等獎,此后,關于它的研究一直在繼續。該項成果自從1999年大學生"挑戰杯"拿到一等獎以后,研究一直沒有中斷。隨著人工智能技術逐漸普及和成熟,該研究小組正在抓緊研究如何使機器魚更具智能化,以便讓多條機器魚擁有真正的魚的屬性。這種能暢游在水中的機器魚,未來可以將被廣泛應用于海洋資源勘探、執行軍事任務和幫助維護海上石油設施等領域,有著廣泛的應用前景。

     
      在軍事方面,采用魚尾擺動的形式作為動力的微型潛艇,將會躲過聲納的探測和魚雷的襲擊,出其不意的攻擊對方。除了軍用方面,在民用方面,可以用在海底勘探及海洋救生等方面。這種由螺旋槳到仿生推進的變革,其意義不亞于飛機進入噴氣時代。
     
      近幾年,西方軍界紛紛對微小型魚類的仿生機器人技術的研究開發給予了越來越多的重視,海洋動物的這種推進方式具有高效率、低噪聲、高速度、高機動性等優點,成為人們研制新型高速、低噪音、機動靈活的柔體潛水器模仿的對象。比較突出的實驗裝置有美國麻省理工學院的“機器金槍魚”和日本的“魚形機器人”,因此,甚至有陰謀論者表示,這些小型的機器人將可能成為間諜偷偷潛入某些區域,趁人不備來竊取情報。但是可以放心的是,目前的科技水平遠遠沒有達到這樣的程度。
     

     
      此外,還有名叫“艾勒姆”的水下機器人,它具有非常實際的用途,在深海鉆機上進行檢查和維護,這是一項危險的工作。它的雛形就是水底的電鰻。但是目前執行這些任務的水下自主潛水器體積龐大,速度緩慢,并不像真正的電鰻那樣柔軟而靈活,可以迅速和安全地到達任何地方。
     
      盡管這臺機器目前是有線的,但它的制造商康斯伯格海事公司已經在尼斯湖找到支柱,努力讓機器的電源內部化,從而消除對電纜的限制,讓它看起來像一只真正的電鰻。
     

     
      地上跑的機器人--依舊可以上天入地
     
      隨著spaceX的發射,人類對太空探索的進程又向前走了一大步,在探索太空的同時,人們也給太空留下無數的垃圾。NASA聲稱他們發現,有非常大的一團太空垃圾在圍繞地球軌道運行,其中可能包含大大小小的幾百萬的廢棄物。
     

     
      對于宇航員和太空飛船而言,這些遺留在太空中的垃圾是非常大的威脅。于是,斯坦福大學和美國宇航局噴氣共同推進實驗室(JPL)的研究團隊聯手設計了一款能夠抓取并處理太空垃圾的機械裝置。而這個機械裝置的靈感就來源于一種常見的小動物--壁虎。
     
      研究團隊開發的是一種使用壁虎靈感粘合劑的夾具,這種夾具可以在太空中快速而準確抓住物體。該機器人受到壁虎腳部的啟發。研究人員在這款機器人腳部安裝了數百萬個極其微小的毛發(由人造橡膠制成),借助這些毛發,它就能“飛檐走壁”。每根毛發通過一種稱為范德瓦爾斯力的分子間力吸附在墻壁,些微小的聚合體毛墊能確保足底和墻壁接觸面積大,進而使范德瓦爾斯粘性達到最大化。
     

     
      此外,還有一款名為BionicANT的螞蟻仿生機器人,它就像真正的螞蟻一樣,遵循簡單的規則設定,能夠自主進行操作,在同一時間一起完成大規模,復雜的任務的智能設備。之所以說它智能,是因為這些機器人螞蟻之間能夠相互溝通,并且協調它們的行動動作和運動方向,一個小團體一起,能夠推或者拉比自己大的多的物體。
     
      在硬件方面,這些仿生螞蟻機器人大部分配件都應用了3D打印技術(激光燒結),近幾年,3D技術的成熟也賦予了機器人更多的可能性,這些機器人螞蟻的電路,目前也可以通過3D打印出來。
     

     
      相對于其他的仿生機器人,仿生螞蟻機器人的先進之處在于,它們的觸角是一個充電裝置,腿和下顎等位置,有20個“三角壓電陶瓷彎曲傳感器”,能夠快速高效的移動,并且可以進入很小的空間。而且仿生螞蟻機器人底部有光學傳感器,可以使用地面的紅外線標記進行導航。
     
      唯一和真正的螞蟻不同的是,這個仿生螞蟻機器人長得實在太大,它體長13.5厘米,重量有105克,所以目前用于一些較小空間的物資傳送、災情救援,像科幻電影里那樣潛入秘密基地。對如今的它來說還是天方夜譚。
     

     
      除了上面所列的一些仿生機器人,其實還有很多機器人都從小動物身上獲得靈感,例如用于纖維結構移動制造的蜘蛛機器人,波士頓公司發明的用于殘障老人導航的長頸鹿機器人,這些機器人和小動物一起,都在保護人類、方便人類。但是在研發的過程里,仍然應該保持對自然的敬畏,所謂萬物皆有靈,它們也值得被尊重。

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