MIT发布仿海扁虫机器鱼,美到惊艳,却基本没啥用处

在电影《机器人Wall-E》中,可爱的WALL-E(Waste Load Earth Class,垃圾配置搬运起重机的地球版,中文名Wall-E)作为地球上最后一个垃圾处理机器人,更适合人类生存。,瓦利将地球上的垃圾处理成方块堆放起来,然后通过电视上留下的印象感受爱。

这部电影已经被搬上了现实。近日,Festo 和 MIT 分别发布了仿生机器人。前者是海扁虫机器鱼,后者是四足机器人“猎豹3”(3).

下面是德国工控自动化公司Festo发布的仿海扁虫机器鱼,让我们一起来看看它的惊艳之美:

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这款仿生机器人在水中游动非常自然流畅,可谓美轮美奂。据外媒报道,墨鱼鳍用两片软硅胶()代替,左右各9个支点辅助波浪式拍打。

同样,这款仿生机器人也实现了 Festo 一贯的宗旨——美得惊人,但基本没用。虽然在深海探索、数据采集等产品介绍中,已经尽力说明仿生鱼的用处,但没有成熟的应用。

麻省理工学院发布的这款《猎豹3》四组机器人的亮点在于,对视觉的依赖大大降低。无论是在地面上还是在楼梯上,您都可以“闭目行走”。机器人对视觉的依赖减少了。第一个原因是视觉信息太嘈杂。处理如此复杂的数据会减慢机器人的行走速度。其次,MIT 希望机器人能够使用更多的能量来处理触觉信息。

麻省理工学院在新闻发布会上指出,该计划是让机器人去人类无法冒险的地方——比如进入内部发电厂进行深入检查。在极端恶劣的条件下,例如核辐射区域,相机可能会被辐射损坏。依靠触觉,对外界变化的反应会更加灵敏。目前,这款机器人尚未投入商业使用。

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MIT- 3 四足机器人

仿生机器人的发展可以追溯到中国三国时期的木牛流马和1893年里格设计的机械马,其发展经历了很长一段时间。随着对仿生机器人认识的深入,人们对它的研究也进入了“第四阶段”:构建结构与生物特征相​​结合的仿生系统,强调仿生机器人不仅具有生物形态特征和运动特征方法,而且同时具有自我意识、自我控制等生物学性能特征,更接近于生物原型。目前热销的仿生脑和仿生神经也属于这一类。

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仿生机器人的发展历程

“形似神不”,仿生机器人怎么了?

仿生机器人发展以来,“研究大于功效”是目前普遍存在的情况。许多仿生机器人在概念上具有强大的效果,例如波士顿动力公司早期非常著名的“大狗机器人”。这种四足机器人,可以像真正的猎犬一样前进,可以翻越障碍,原本是提供给军队的战场辅助机器人。大狗看着视频很厉害,但真正发出来的时候,却是无比的厉害。噪音让其战场支援功能全无。

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从市场上现有仿生机器人的性能来看,其应用并不是很理想。究其原因,笔者认为,对于类似但不明确的仿生机器人,还有几个问题需要突破。

1. 过于简单的生物机制模型

作为仿生机器人,其目的是能够扩展或替代生物体的部分功能,以达到在特定场景下方便工作的效果。从目前的发展情况来看,仿生机器人模型的建立过于简单,研究成果还不够深入,使得仿生机器人的原型与生物体的实际功能相去甚远。

毕竟,生物体是一个非常复杂的系统,每一个动作和功能都是骨骼、肌肉、神经系统协调的结果,不是简单的程序可以替代的。另一方面,生物机制的研究必须结合大量的实验,现有的实验条件和研究方法过于简单,无法完全满足相应生物运动规律的观测要求。

另外,落地结果不理想的原因是跨学科合作太少。毕竟,作为再现生物机制的模型,仿生机器人需要脑科学、生物科学等多学科的研究成果。这也意味着,要实现对生物机制的精确建模和分析,还有很长的路要走。去。

2.难以量产的高价

今年5月,波士顿动力展示了双足机器人Atlas的最新研发成果。视频中,Atlas不仅可以在户外环境中自由奔跑,还可以自主越过障碍物。虽然阿特拉斯取得了长足的进步,但不可否认,与西部世界高智商的接待员相比,阿特拉斯就像一个新生婴儿。

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波士顿动力-阿特拉斯双足机器人

而这个“宝贝”并不便宜。作为尚未完全投入使用的仿生机器人,其研发和生产成本高达数百万美元,距离实现量产和产业化还有很长的路要走。在地面产品中,工博会展出的仿生机器人成本在20万元以上,而仅机器人外壳成本就有2万元,综合售价高达30万元,是普通企业难以承受。.

此外,我国目前生产的一些仿生机器人缺乏核心零部件的生产能力,这也导致其生产成本居高不下。事实上,国内的理论研究、市场应用、制造水平与国外相差不远,电机、减速器、传感器等关键基础部件依赖进口,大大增加了机器人的生产成本。

3. 无法逾越的幻影

作为仿生机器人,隐蔽性、不可区分性和检测性是其主要优势。目前开发的机器鱼或水下滑翔机可以偷偷潜入敌方海军基地,甚至可以接近敌舰进行调查和破坏。然而,由于刻意模仿陆地和空中生物的运动模式,机器能源的利用效率太低。例如,机器鸟也存在有效载荷太小的问题哈佛软体机器人,这严重限制了它们的使用范围。

例如,同样由波士顿动力公司出品的网红机器人“猎豹”,被誉为“世界上跑得最快的机器人,看不见腿”。这个机器人以四英尺的速度奔跑,可以达到每小时 47 公里的速度。使用机器超越所有哺乳动物的运动极限。但它的问题是这个速度下的功耗太大了。如果大量线缆无法连接,其使用时间只有几十分钟。

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波士顿动力-猎豹机器人

成本太高,维护太困难,能耗太高,噪音太大。这些似乎都是仿生机器人落地的障碍。也正是这些因素,让很多仿生足部机器人远离了实际应用。目前哈佛软体机器人,我们只能在网站上观看他们的魔术表演。

仿生机器人如何突破?

存在是合理的,仿生机器人的出现符合当前机器人的发展趋势。虽然其应用过程中存在诸多不足,但具有相当大的发展前景。仿生机器人仍然可以脱颖而出。

1.智能材料与控制方式的创新

显然,随着仿生机器人技术的进一步发展,钢铁、塑料等传统材料难以满足更复杂的场景,而使用更接近生物性能的仿生材料可以降低能耗,提高效率。

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例如,在水下仿生机器人的设计中,通过采用新型柔性材料进行仿生鱼设计,可以更好地实现仿生鱼快速游动、灵活运动的特点。

在仿生机器人的发展中,如果未来能够摒弃传统的机器人控制方法,将进一步开发和研究EMG信号控制、EEG信号控制等仿生控制方法。仿生机器人的精细控制可以通过神经元进行,可以感知信息。在多机器人集成、远程监控、协同控制等方面取得突破,实现更精准、适应性更强、响应速度更快的控制过程和良好的环境感知。

2.特定的垂直场景可能成为仿生机器人的发力点

从目前来看,仿生机器人的应用比较广泛。在军事领域、医疗领域、救援领域等各个领域都有仿生机器人,但它们的性能各有优缺点。

尽管军事领域的很多仿生足部机器人被人们诟病,认为其应用价值不高,但仿生机器人在医疗、救援等特定垂直场景中的表现却出人意料地出色。

在医疗领域,软体机器人的一个典型案例是哈佛软体机器人实验室开发的人造心脏。它的外体由硅胶制成,螺旋中嵌入了人造肌肉。人工心脏通过气动人工肌肉(PAM)控制自身运动,选择性地激活或关闭人工肌肉单元,进而模拟心肌的收缩,利用软件进行数值模拟。

此外,软体仿生机器人柔软的身体、弯曲的形状和不规则的表面,使其能够在不同环境中更加灵活地移动。因此,软体机器人与可穿戴设备的结合被用来帮助特殊人群完成生理活动。例如,哈佛大学的柔软机器人手套可帮助患者在手术后康复。

同样,它也可以在检测和救援领域发挥一定的优势。例如,在地震、海啸灾害的搜救过程中,仿生机器人可以利用机械挖掘搜索,在保证搜救安全的同时,提高搜救效率。

总之,仿生机器人的发展确实存在一定的问题。他们外表相似,但神性不同。然而,通过大自然的双手创造仿生机器人的想法是人类智慧的结晶。总有一天,这棵智慧树一定会结果的。

关键词:哈佛软体机器人