波士顿动力的“狗”,哈佛大学的“蟑螂”,机器人和动物的爱恨情

来源:智汇工业

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关键词:机器人 哈佛大学 波士顿

      6月17日消息,机器人制造商波士顿动力公司(Boston Dynamics)四足机器人Spot开始出售,定价7.45万美元(约合52.83万元),用于商业和工业用途。

     

      此消息一出,机器人行业各个媒体都在争相转载,尽管这个机器人目前仅在美国发售,但是大家也都迫不及待想一睹为快,看看这只价格堪比一辆特斯拉Model S的“大狗”究竟有什么本领。

     

      波士顿动力发售的这个明星产品机器狗,官方名字叫做spot,但是四条腿的可爱造型,所以一直被戏称为“大狗机器人”。有些人因为它通体黄色,还给它起名“大黄”机器狗。

     

      此前,spot一直用于租赁,在过去两年多的时间里,它成为科技会议中的常客,俨然是一只宠物狗。早在2018年3月,亚马逊举办的MARS大会上,CEO杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)现身时,就有一只Spot霸气随行。知名的太阳马戏团也和波士顿合作,将spot纳入其马戏表演阵容。

     

     

      除了这只广受关注的“网红狗”,最近还有一个机器人被冠上了动物的名字,它就是哈佛大学的“蟑螂机器人”。

     

      受昆虫生物学的启发,这个被称为HAMR-JR的微型机器人问世了。它由哈佛大学约翰·A·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)和哈佛威斯生物启发工程研究所的研究人员携手开发,HAMR-JR只有一便士大小,使它成为迄今为止最灵巧的微型机器人之一。而且可以奔跑、跳跃、携带超过自身重量十倍的重物和快速转弯。

     

      和波士顿动力的大狗不同,HAMR-JR之所以被称为“蟑螂机器人”,并不是因为长相,而是在设计上模仿了蟑螂的速度和机动性。如今,HAMR-JR的研究团队正在从其他昆虫身上寻找灵感,希望研发出更加体积更小、功能更多的机器人。

     

     

      其实在科学界,从动物身上找灵感的事屡见不鲜,今年被人疯狂诟病的蝙蝠和雷达息息相关,蜜蜂的蜂巢也可以启发人们研究结实的建筑材料。此外,有一些还很存在很大的争议,让人们质疑合理性和合法性。那么机器人研发和什么动物究竟有什么“瓜葛”?

     

      天上飞的机器人--动物把翅膀借给机器人飞翔

     

      即使是地球上最先进的机器人专家也在尽其所能再现鸟类在空中飞行时那种毫不费力的优雅和效率,毕竟,机器人由许多工业材料组成,无法展现鸟类的轻盈。现在,由斯坦福大学研究人员打造的PigeonBot就向这个目标迈进了一步。事实证明,鸟类的飞行方式不是很好理解,因为其动态翅膀形状和单个羽毛位置之间的关系超级复杂。

     

      据了解,研究团队通过利用40根鸽子羽毛和一个极轻的框架打造了一个简单的飞行器,虽然它的升力并非来自羽毛,而是由安装在前面的一个螺旋桨提供,但这些羽毛会在机器人进行类似于鸟类滑翔时的动作时提供引导和操控。

     

      eMotionButterflies 是会飞的电子蝴蝶,有一对蓝色翅膀。据称,这是世界上最像真实生物的机器人。这个机器人蝴蝶可以独立飞行,但是多个蝴蝶之间不会撞车。这得益于蝴蝶身体中的导航和互联系统。蝴蝶仿生机器人每只翼展长度是 50 厘米,整机重量 32 克。蝴蝶内部有加速计,陀螺仪,指南针,还有两个 90 毫安电池,飞行 3-4 分钟就要充电15分钟。eMotionButterflies 的翅膀每秒拍打 1-2 次,飞行的最高速度可达到 2.5m/s。

     

     

      目前这种机器人的应用主要在通信,有些人猜测,未来,这些机器人可能会被用于窃听或者军事情报传递,不过这么一直蝴蝶出现在机密的位置,还是会被人怀疑吧。

     

      水里游的机器人--一切都和水底生物有关

     

      上个世纪,北京航空航天大学的研究团队率先设计出一款“鱼形机器人”,并且拿到了1999年的“大学生挑战杯”一等奖,此后,关于它的研究一直在继续。该项成果自从1999年大学生"挑战杯"拿到一等奖以后,研究一直没有中断。随着人工智能技术逐渐普及和成熟,该研究小组正在抓紧研究如何使机器鱼更具智能化,以便让多条机器鱼拥有真正的鱼的属性。这种能畅游在水中的机器鱼,未来可以将被广泛应用于海洋资源勘探、执行军事任务和帮助维护海上石油设施等领域,有着广泛的应用前景。

     

      在军事方面,采用鱼尾摆动的形式作为动力的微型潜艇,将会躲过声纳的探测和鱼雷的袭击,出其不意的攻击对方。除了军用方面,在民用方面,可以用在海底勘探及海洋救生等方面。这种由螺旋桨到仿生推进的变革,其意义不亚于飞机进入喷气时代。

     

      近几年,西方军界纷纷对微小型鱼类的仿生机器人技术的研究开发给予了越来越多的重视,海洋动物的这种推进方式具有高效率、低噪声、高速度、高机动性等优点,成为人们研制新型高速、低噪音、机动灵活的柔体潜水器模仿的对象。比较突出的实验装置有美国麻省理工学院的“机器金枪鱼”和日本的“鱼形机器人”,因此,甚至有阴谋论者表示,这些小型的机器人将可能成为间谍偷偷潜入某些区域,趁人不备来窃取情报。但是可以放心的是,目前的科技水平远远没有达到这样的程度。

     

      此外,还有名叫“艾勒姆”的水下机器人,它具有非常实际的用途,在深海钻机上进行检查和维护,这是一项危险的工作。它的雏形就是水底的电鳗。但是目前执行这些任务的水下自主潜水器体积庞大,速度缓慢,并不像真正的电鳗那样柔软而灵活,可以迅速和安全地到达任何地方。

     

      尽管这台机器目前是有线的,但它的制造商康斯伯格海事公司已经在尼斯湖找到支柱,努力让机器的电源内部化,从而消除对电缆的限制,让它看起来像一只真正的电鳗。

     

     

      地上跑的机器人--依旧可以上天入地

     

      随着spaceX的发射,人类对太空探索的进程又向前走了一大步,在探索太空的同时,人们也给太空留下无数的垃圾。NASA声称他们发现,有非常大的一团太空垃圾在围绕地球轨道运行,其中可能包含大大小小的几百万的废弃物。

     

      对于宇航员和太空飞船而言,这些遗留在太空中的垃圾是非常大的威胁。于是,斯坦福大学和美国宇航局喷气共同推进实验室(JPL)的研究团队联手设计了一款能够抓取并处理太空垃圾的机械装置。而这个机械装置的灵感就来源于一种常见的小动物--壁虎。

     

      研究团队开发的是一种使用壁虎灵感粘合剂的夹具,这种夹具可以在太空中快速而准确抓住物体。该机器人受到壁虎脚部的启发。研究人员在这款机器人脚部安装了数百万个极其微小的毛发(由人造橡胶制成),借助这些毛发,它就能“飞檐走壁”。每根毛发通过一种称为范德瓦尔斯力的分子间力吸附在墙壁,些微小的聚合体毛垫能确保足底和墙壁接触面积大,进而使范德瓦尔斯粘性达到最大化。

     

      此外,还有一款名为BionicANT的蚂蚁仿生机器人,它就像真正的蚂蚁一样,遵循简单的规则设定,能够自主进行操作,在同一时间一起完成大规模,复杂的任务的智能设备。之所以说它智能,是因为这些机器人蚂蚁之间能够相互沟通,并且协调它们的行动动作和运动方向,一个小团体一起,能够推或者拉比自己大的多的物体。

     

      在硬件方面,这些仿生蚂蚁机器人大部分配件都应用了3D打印技术(激光烧结),近几年,3D技术的成熟也赋予了机器人更多的可能性,这些机器人蚂蚁的电路,目前也可以通过3D打印出来。

     

     

      相对于其他的仿生机器人,仿生蚂蚁机器人的先进之处在于,它们的触角是一个充电装置,腿和下颚等位置,有20个“三角压电陶瓷弯曲传感器”,能够快速高效的移动,并且可以进入很小的空间。而且仿生蚂蚁机器人底部有光学传感器,可以使用地面的红外线标记进行导航。

     

      唯一和真正的蚂蚁不同的是,这个仿生蚂蚁机器人长得实在太大,它体长13.5厘米,重量有105克,所以目前用于一些较小空间的物资传送、灾情救援,像科幻电影里那样潜入秘密基地。对如今的它来说还是天方夜谭。

     

     

      除了上面所列的一些仿生机器人,其实还有很多机器人都从小动物身上获得灵感,例如用于纤维结构移动制造的蜘蛛机器人,波士顿公司发明的用于残障老人导航的长颈鹿机器人,这些机器人和小动物一起,都在保护人类、方便人类。但是在研发的过程里,仍然应该保持对自然的敬畏,所谓万物皆有灵,它们也值得被尊重。


    (审核编辑: 智汇龙龙)