仿生科技成为机器人技术发展最快的领域之一

 　　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。 　　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。 　　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 　　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 　　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 　　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。