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水下仿生機器人

發(fā)布時間：2023-05-31 04:17:50 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 129

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于水下仿生機器人的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

博雅工道水下機器人有哪些產(chǎn)品可以應(yīng)用于教育科研？
日本的機器人，到底有哪些功能？日本為何發(fā)展仿生機器人？
我國的仿生軟體智能機器魚首次實現(xiàn)在萬米深海自主驅(qū)動，這意味著什么？

水下仿生機器人

博雅工道水下機器人有哪些產(chǎn)品可以應(yīng)用于教育科研？

近年來，水下機器人已經(jīng)被應(yīng)用到實際場景之中，成為幫助人們生產(chǎn)、研發(fā)的助力，然而，水下機器人的續(xù)航時間一直多被詬病。近日，記者從開發(fā)區(qū)企業(yè)北京博雅工道機器人有限公司了解到，其研發(fā)的仿生機器人，可以完成水下最大深度1000米的檢測，續(xù)航時間是普通水下機器人的6倍以上，不僅更靈活，續(xù)航時間還更長。
眾所周知，在實際應(yīng)用當(dāng)中，續(xù)航時間的長短成為制約室外機器人發(fā)展的重要一環(huán)，博雅工道研發(fā)的無限控制的混合動力機器人，外形采用仿生魚尾與無螺旋槳混合驅(qū)動技術(shù)，最大限度地融合了仿生技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)長航時與高航速的特點，可自主針對目標(biāo)水域進(jìn)行三維動態(tài)監(jiān)測，并通過4G無線網(wǎng)絡(luò)自動將信息傳至數(shù)據(jù)中心。
除了續(xù)航問題，博雅工道還解決了水下機器人信號回傳的難題。我們都知道，相較于陸地機器人，水下機器人是幾乎無法通過WiFi和藍(lán)牙進(jìn)行信號傳播的，因此在水下完成運動控制、運動定位等指令難度非常高，而博雅工道通過仿生技術(shù)解決了這一難題?！拔覀兝梅律鷮W(xué)原理，模仿海豚和同伴溝通的方式，通過聲吶進(jìn)行交流，采取水聲定位的技術(shù)完成了水下定位、導(dǎo)航和通訊，進(jìn)而完成該區(qū)域的水質(zhì)分析、水樣采集等水質(zhì)監(jiān)測場景。該機器人可以完成河水立體式三維監(jiān)測、河流治理、水質(zhì)采集、湖泊監(jiān)測等任務(wù)?！?

日本的機器人，到底有哪些功能？日本為何發(fā)展仿生機器人？

1、日本為何發(fā)展仿生機器人？

2014年6月，日本政府出臺《日本復(fù)興戰(zhàn)略》，提出要在 “再生的十年”(2013—2022年度) 實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP) 年均名義增長率達(dá)到3%、實際增長率達(dá)到2%的目標(biāo)。之后，日本政府火速啟動“機器人革命實施會議”，由安倍首相親自召開。直言要“通過規(guī)制改革實現(xiàn)機器人無障礙社會，確立世界最高水準(zhǔn)的人工智能技術(shù)”。

（1）解決養(yǎng)老問題

就是在這次首相親自召開的會議上，日本政府把2015年稱為“機器人革命元年”，機器人行業(yè)被稱為“技術(shù)創(chuàng)新的象征”，解決少子老齡化社會人手不足的“王牌手段”，也成為日本政府各種振興經(jīng)濟的“高招”和“絕招”。所以，日本是真的押寶機器人產(chǎn)業(yè)，而用來解決“老齡化、養(yǎng)老難”的仿真機器人則是其重中之重。

（2）解決青壯年勞動力問題

日本對于發(fā)展其機器人產(chǎn)業(yè)認(rèn)識可謂相當(dāng)深刻。除了面對日益嚴(yán)重的社會養(yǎng)老問題，日本高額的人工費用和青壯年勞動力不足也是非常現(xiàn)實的社會問題。近年來，隨著日本勞動力不足問題日趨嚴(yán)重，從大企業(yè)到中小企業(yè)，最基層的基礎(chǔ)勞動力始終是極大的問題，而對機器人的應(yīng)用繼續(xù)擴大或許是另外一種可行的方案。

（3）日本擁有機器人核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件

其實早在90年代前半期，日本制造的工業(yè)機器人占世界市場的份額一度高達(dá)90% 。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代之后，人工智能、計算機、機器人等技術(shù)受到全世界國家的關(guān)注，但日本依靠其多年的潛心研究，依然占據(jù)了重要位置。發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，日本具有天然的優(yōu)勢。

具體來說日本的機器人領(lǐng)域在關(guān)節(jié)技術(shù)、高性能交流伺服電機、高精密減速器、控制器、驅(qū)動器等機器人的核心技術(shù)方面居世界領(lǐng)先地位，其高精密減速器、力傳感器等的世界市場份額高90% 。與之相比，中國的機器人核心零部件大部分依賴從日本、德國等技術(shù)先進(jìn)國家進(jìn)口，其中精密減速器的75% 從日本進(jìn)口，而這些零部件占到機器人整體生產(chǎn)成本的70% 以上。（該數(shù)據(jù)來自中國機器人網(wǎng)）

2、日本的機器人到底有哪些功能？

談到日本的仿真機器人，很多人可能第一印象就是人形機器人。前幾年，價值十幾萬的日本“妻子”機器人一度引發(fā)全網(wǎng)熱議。但實際上仿真機器人卻不僅僅是模仿人類，地球上的、每一種生物經(jīng)過億萬年的進(jìn)化，某些部位早已巧奪天工，擁有了最合理的結(jié)構(gòu)特點。而仿照這些特點，創(chuàng)造出可以為人類服務(wù)的仿真機器人，正是很多科學(xué)家一生的追求。

具體來說，仿真機器人可以分為陸面仿真機器人、空中仿真機器人、水下仿真機器人。

（1）路面仿真機器人。人形機器人只是陸面仿真機器人的一個重要分支。嚴(yán)格地說起來，類似這樣的分支還有三到四種。這其中，比較出名的是仿真多足機器人、仿真蛇形機器人、仿真跳躍機器人等。這些不同種類的機器人，雖然都可以靈活地活動，卻是模仿自不同的自然界動物。受限于篇幅原因，小編就不一一舉例，大家感興趣可以自己查看下對應(yīng)的機器人。

（2）空中仿真機器人。如今的無人機已經(jīng)不是新鮮物品，但無人機的飛行原理，你找得到是源自哪種生物嗎？人類雖然可以駕馭飛機，甚至沖出太空，但這種飛行方式完美嗎？地球上有著眾多鳥類和昆蟲，其在飛行形態(tài)、運動方式、能量利用等方面，達(dá)到了幾乎完美的程度。飛行器的制造思路，也許就在它們身上。

沒錯，目前人類對于空中仿真機器人的研究還處于初始階段。真正身處大自然的那些飛行精靈，并沒有很好地被科學(xué)家破譯。但這也意味著，在空中仿真機器人上，還有巨大的探索和發(fā)展空間。

（3）水下仿真機器人。水下仿真機器人主要是模仿魚類游動，絕大部分機器人都是利用電機控制擺動實現(xiàn)推進(jìn)，但近些年，這種方式正在不斷被革新，新型仿生材料和仿生驅(qū)動被應(yīng)用于水下機器人，全球地位系統(tǒng)成為了機器人的眼睛。地球中大部分區(qū)域都是水環(huán)境，在水下機器人的利用上，科學(xué)家正在不斷突破，相信在不久的未來，會有更多神奇的水下機器人誕生。

3、仿真機器人未來的發(fā)展趨勢

仿真機器人千奇百怪，各有特點，但幾乎無一例外地都會遇到自己的瓶頸，這是因為在基礎(chǔ)層面上，很多通行的問題并沒有獲得突破?？偟膩碚f，問題主要集中在材料、控制、能量轉(zhuǎn)化上。

（1）物理材料不等于生物材料。物理材料完全不同于生物材料，尤其是在生物減阻、自潔、抗疲勞等方面。生物力學(xué)和工程力學(xué)是兩種不同的學(xué)科，如何能找到一個完美的結(jié)合點，將結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、材料一體化方，或許是打開機器人大門的必備鑰匙之一。

（2）更精純地使用能量。當(dāng)前階段，科學(xué)家對生物能量轉(zhuǎn)換機理研究不深，各類機器人的能量轉(zhuǎn)換效率很低。人造的仿真機器人往往需要大量的耗能，這與生物身上超高的能量轉(zhuǎn)化率相比，完全不在一個數(shù)量級上。

（3）微觀控制。機器人絕不是笨重的代名詞，未來的機器人反而會越來越靈活。像變形金剛那樣的大家伙看起來威猛，但絕不會是主流。相反，微觀控制是機器人發(fā)展的下一個重要突破點。目前，眾多仿真機器人的控制方式依然很傳統(tǒng)，更談不上更精細(xì)的神經(jīng)控制、機電控制，但在未來這是必須要攻克的難題之一。

科學(xué)狂人馬斯克就致力于腦機的研究，希望利用腦機技術(shù)，讓大腦和芯片“人機合一”，實現(xiàn)思維不滅。而這種研究發(fā)展也遵循著由宏觀向微觀發(fā)展的原則，仿生學(xué)的終極研究，或許還在仿人上。

4、結(jié)語

仿生學(xué)的研究，必然會不斷深入下去，其產(chǎn)生的研究成果，也將會在生活的各方面造福人類。以萊特維健為首的Wlnad就是很好的例證，或許在未來，我們能看到長壽城市的誕生。隨著科技的不斷發(fā)展，未來的精工機械可能都會慢慢向人工智能甚至是仿生學(xué)發(fā)展。而進(jìn)化了幾千萬年的各種動植物昆蟲，真的會是人類最好的老師。

道法自然，在仿真機器人的道路上，人類還有很長的路要走。也許在不遠(yuǎn)的未來，每個人都會有一款體貼的女或男機器人陪伴成長。

水下仿生機器人

我國的仿生軟體智能機器魚首次實現(xiàn)在萬米深海自主驅(qū)動，這意味著什么？

不久前，國際雜志《自然》的封面文章標(biāo)題為《深海導(dǎo)航》，并發(fā)表了有關(guān)中國研究人員開發(fā)的新型深海機器人的研究論文。據(jù)報道，這種不需要抗壓外殼的仿生軟件智能機器人魚最近在10,000米深的海域?qū)崿F(xiàn)了世界上第一個自動駕駛。據(jù)媒體報道，在海底約10900米的馬里亞納海溝中，機器魚按照預(yù)定的指令完成了聚合物材料的制作，而人工肌肉對這項運動的反應(yīng)長達(dá)45分鐘。這將有助于提高深海設(shè)備的智能水平，并大大降低深海勘探工作的成本。根據(jù)這項成就的參與者李鐵峰教授的說法，在10900米的深度處，該深度相當(dāng)于110兆帕，相當(dāng)于近1100個大氣壓。

然后，通過更直觀的類比，可以將其視為在一個指甲大小的區(qū)域上用一頓以上的飯菜壓著一個重物。在如此大的壓力下，普通的機器人或設(shè)備通常需要鈦合金或高強度合金的耐壓殼來抵抗壓力。李鐵風(fēng)團隊開發(fā)的仿生軟機器人魚，使用柔軟的人造肌肉來驅(qū)動一對翅膀狀的柔性胸鰭，以有節(jié)奏地拍打翅膀。通過對深海獅魚的結(jié)構(gòu)分析，研究小組發(fā)現(xiàn)深海獅魚的骨骼精細(xì)地分布在凝膠狀的軟體體內(nèi)，這有助于其在高壓力環(huán)境下的生存和活動。由于這種設(shè)計，該團隊將控制電路，電池和其他硬組件集成到了凝膠狀的軟體體內(nèi)。通過設(shè)計和調(diào)整設(shè)備和軟體的材料和結(jié)構(gòu)，該機器人意識到該機器人在沒有耐壓外殼的情況下可以承受一萬次，深海中的儀表級靜水壓力。

在經(jīng)歷了2020年流行病的影響之后，我國的水下機器人在發(fā)展良好的同時，將迎來新的機遇。提出了“新基礎(chǔ)設(shè)施”一詞并越來越受歡迎，諸如人工智能，5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等尖端技術(shù)的迅速發(fā)展為水下機器人帶來了新的積極影響。未來，水下機器人的智能化和數(shù)字化水平有望進(jìn)一步提高，新的基礎(chǔ)設(shè)施信息支持也將促進(jìn)水下機器人的產(chǎn)品創(chuàng)新和應(yīng)用升級。

　　但是，盡管水下機器人具有巨大的機會和廣闊的前景，但現(xiàn)階段仍然存在許多問題。特別是在商業(yè)著陸方面，仍然存在許多障礙。其中包括技術(shù)門檻高，研發(fā)難度大，周期長，市場環(huán)境不完善，產(chǎn)品價格昂貴，生態(tài)建設(shè)不足等。在這種情況下，我國還需要從技術(shù)，市場，生態(tài)，支持設(shè)施和應(yīng)用的角度加強研究，突破，合作和升級?？偠灾覈谒聶C器人的軌道上已經(jīng)取得了初步的成就，未來的前景和藍(lán)色的海洋也已經(jīng)打開。中國只有冷靜，穩(wěn)定地學(xué)習(xí)技術(shù)，才能發(fā)揮自己的潛力，抓住發(fā)展的高潮，并對此表示歡迎。發(fā)展成熟。

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