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上天入地,仿生机器人“花样百出”!

2020-08-05 09:11:18来源:高工机器人网 阅读量:21850

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导读:一般而言,仿生机器人通过应用环境的判别可分为地面仿生机器人,水下仿生机器人,还有空中仿生机器人。
  近年来,仿生科技正在快速发展,尤其是在机器人行业,从蜘蛛到鸟类,从章鱼到蟑螂,各种生物为技术进步提供了源源不断的灵感,仿生科技也成为机器人技术发展最快的领域之一。
 
  一般而言,仿生机器人通过应用环境的判别可分为地面仿生机器人,水下仿生机器人,还有空中仿生机器人。
 
  地面仿生机器人
 
  地面仿生机器人的种类有很多,根据运动形式的不同可以分为仿人机器人、多足机器人、蛇形机器人和跳跃机器人。
 
  1.仿人机器人
 
  ·日本本田ASMIO
 
  仿人机器人“ASMIO”是本田技研工业的明星产品。2000年,本田第一次向世界展示了自己的仿人形机器人“ASMIO2000”。其不仅具有人的外观,还可以事先预测下一个动作并提前改变重心,这一技术使其步行动作连续流畅,被视为第一个具有世界影响力的仿人形机器人。
 
  据悉,最新版本的ASIMO机器人,可以完成很多类似人类活动的工作。其最大的亮点在于手部活动的突破,每只手都拥有13个自由运动轴。同时,本田还对ASIMO的下肢进行了改进,使其拥有更好平衡性,能够更快、更平稳的攀爬楼梯。本田曾表示,其最终目标是让ASMIO进入民众家庭并承担诸如帮忙照顾婴儿、老人以及残疾病人这样日常工作,真正变成家里人的好帮手。
 
  ·波士顿动力Atlas
 
  2019年9月,波士顿动力宣布其双足人形机器人 Atlas 再进化,已经掌握了倒立、360度翻转、旋转等多项技能。据波士顿动力介绍,他们利用新技术简化了Atlas的开发过程,创建了这套动作。这项新技术使得Atlas的开发例程比以前快了很多,性能得到了提高,动作准确率约为80%。
 
  Atlas出现的目的是为突破人形机器人全身运动性能的极限,尽量向人类的敏捷程度靠拢,展现出力量感与平衡感。同时,还可协助人类解决在危险环境中遇到的各类问题,诸如打开或关闭重要阀门,清理堵塞通道的杂物,使用工具砸开混凝土面板等。
 
  ·优必选大型仿人服务机器人Walker
 
  2020年1月7日,优必选在CES展示了其全新迭代的大型仿人服务机器人Walker。Walker是优必选科技研发的第一款可商业化落地的大型仿人服务机器人,与波士顿动力的 Atlas、本田的 Asimo共同入选为“全球 5 大人形机器人”。
 
  目前,最新迭代的版本中,Walker可以完成快速的类人步态行走、快速稳定上楼梯,和上一代相比,运动性能得到了大幅度提升。在操作层面,基于上一个版本的伺服跟随,Walker可以根据目标物体的位姿变化实时调整自己执行任务的轨迹,从而可以在动态环境中完成更加复杂的任务。
 
  目前Walker实现了模块化,能做到单体生产和集成,腿部、臂膀、躯干都能拆卸组装,成本可控同时也更方便量产、维护和维修,更符合未来的市场需求。Walker最终的落地方向和目标是家庭场景。
 
  2. 多足机器人
 
  ·波士顿动力Spot
 
  2020年6月16日,波士顿动力Spot正式向美国企业用户发售,售价 7.5 万美元起。目前,Spot已升级至Spot2.0,新版本对导航、自主性、感测、用户可编程性、有效载荷集成、通信等方面进行了改进。Spot Release 2.0的最大亮点可能是全新改进的自主导航API。
 
  2.0版本还包括了一些重要的移动性能升级,使Spot在湿滑的地面上更有弹性,并能更好地应对楼梯,这两点都是Spot在首次商业部署的环境——建筑工地中遇到的问题。
 
  波士顿动力公司发言人表示:“我们计划在明年生产大约1000个Spot,但可以根据需求增加产量。我们正在探索今年实现海外销售的可能。”该公司最初计划在2020年中期完成1000个Spot的生产,但新冠疫情爆发打乱了这一时间表。
 
  ·ANYbotics四足机器人ANYmal
 
  2019年1月,瑞士公司 ANYbotics 推出一款灵活的四足机器人——ANYmal,它可以对抗各种恶劣的现实环境,适用于在危险的工业场景中执行任务。目前,ANYmal已升级至ANYmal C最新版本,它的移动速度为 1 米/秒,可以爬上 20°的斜坡和 45°的楼梯,并且能够穿过 60 厘米宽的通道,能在1米深的水中浸泡一小时,还会自己找充电桩。
 
  ANYmal C 的销售对象是开发客户、工程合作伙伴和大学,同时也会提供完整的软件和虚拟环境。
 
  3. 蛇形机器人
 
  ·OC Robotics蛇形机械臂
 
  2017年6月份,GE航空集团宣布,收购英国老牌机器人制造商OC Robotics,该公司制造的可以在密闭和危险区域使用的蛇形机器人,如果将这种机器人,应用在GE航空航天、建筑、核能、石化和安全等多个行业,不仅效率提高,更能保证人员安全。
 
  OC Robotics公司设计的蛇形机器人非常适用于一些狭小的空间作业。基本上,它是一堆柔性的关节,一共有11个,形成"蛇"的形态——也有点像人类的脊椎。然后,三根不锈钢缆绳被固定在这11节的每一节的"末端",通过滑轮系统穿过前面的每一节,最后会固定到一组执行器上。通过收/放钢丝绳可以控制蛇的"曲率"变化。
 
  4. 跳跃机器人
 
  ·Salto跳跃机器人
 
  这个名叫Salto的迷你机器人,一次最高跳起1.2米高、16公里的时速,还可以在移动中的斜面上连续跳跃,甚至连跑酷中的蹬墙反身跳都做得到而且即使在跳跃时存在失误,Salto也能在空中迅速甩动自己的两条小“胳膊”,重新找回平衡。
 
  目前,Salto跳跃机器人已将着陆目标的标准偏差从9厘米减小到1.6厘米,这意味着它可以进行更加精准的跳跃。
 
  水下仿生机器人
 
  ·博雅工道亚洲龙鱼ROBOLAB-GL
 
  博雅工道成立于2015年,公司主要从事水中机器人及自动化设备研发、机器人技术培训及服务等工作。ROBOLAB-GL是博雅工道最新自主研发的一款多关节仿龙鱼机器人产品,根据龙鱼的游动姿态和外观样式,依托现有流体仿真技术设计,能够像真鱼一样顺畅优雅的自如游动,达到以假乱真的效果。它集成了多种传感器和全局视觉控制技术,可应用于教育科研、文娱、海洋生物研究等多个领域。
 
  ·深之蓝白鲨Mini水下机器人
 
  深之蓝白鲨Mini水下机器人属于小型工业级ROV缆控水下无人机,具备体积小、重量轻的特点,一个人就能轻松完成布放。操作者可通过线缆连接控制箱,或使用手柄搭配平板电脑进行操控,可以满足不同场景使用需求。白鲨Mini的下潜深度可达100米,覆盖大部分河道、水库、湖泊的观测需求。除了海洋渔业,也可应用于水下环境检测、管道检查、水库勘查、打捞救助、水下拍摄、水下娱乐等。
 
  2019年4月,深之蓝与JOHNAN株式会社、Skyseeker株式会社、tiwaki株式会社在日本东京签署四方合作协议。由此,中国工业级水下机器人首次进军日本市场。根据协议要求,首批约50台深之蓝白鲨Mini水下机器人用于海洋渔业作业当中。
 
  空中仿生机器人
 
  ·Festo BS仿生雨燕
 
  作为仿生机器人领域的老江湖,来自德国的费斯托(Festo)不久前又发布了两款仿生机器人,进一步扩充了费斯托仿生机器人家族。其中,BS是一款仿生雨燕,但这并不是费斯托开发的第一批仿生机器鸟。
 
  在重量上每只BS仅为42克,其中6克为电池。此外还需要一台电机控制机翼襟翼,两台电机来驱动翅膀进行转向。目前BS的飞行时间较为有限,只有7分钟,不过费斯托表示:“飞行物体和GPS路线的智能联网使3D导航系统可以在未来的联网工厂中使用,这证明了针对BionicSwift的开发工作具有合理性。”
 
  结语
 
  目前来看,整个仿生机器人具有广阔的发展前景。不过,仿生机器人尤其是仿人机器人的研究需要多个专业、大量经费、长时间投入,短期内难以实现低成本民用市场规模,GOOGLE卖掉了Boston Dynamics也是基于此原因。
 
  另外,在仿生机器人的研究中还需要开拓思路,应逐步摒弃传统的机器人研究方法,利用多学科优势并从生物性能出发,使得仿生机器人向着结构与生物材料一体化的类生命系统发展。
 
  目前,国内在仿生机器人这一块,仍处于实验室测试阶段,商业化转变仍比较困难。专注仿生机器人领域的国内企业中,大部分集中在水下机器人这条赛道上。
 
  但这些在国内排在前列的企业,在放到国际仿生机器人的平台上较量时,无论从研究的深度还是规模,都还属于谨慎的尝试。

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