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          真實世界的新型機器人,竟然比《西部世界》還科幻

          珍珍
          2020-05-21 · 10:09
          [ 億歐導讀 ] 新型機器人,可以被理解為機器人的最終展示形態,但在這背后,注定要經歷一個漫長的演變過程。
          機器人,智能制造,西部世界,新型機器人

          作者:珍珍,圖片來自“Unsplash”

          3月中旬,熱播美劇《西部世界》第三季如期放映,憑借規模宏大的精工制作與耳目一新的高科技成人樂園題材,獲得了不俗的收視成績與口碑,在豆瓣擁有9.2的評分。

          《西部世界》把AI、AR/VR、大數據等新一代信息技術的應用,展現得淋漓盡致,甚至把無方向盤、無安全帶、無油門踏板,完全自動駕駛的概念車也完美展現出來,極具酷炫。

          劇中的主角之一“服務機器人”,雖是人類研發出的仿生機器人,但卻與現實生活中的服務仿生機器人完全不同。

          劇中的仿生機器人具有超高仿真外形、會流血受傷,疼痛大叫,而且還擁有自身情感,幾乎與人類無差別。而現實生活中的服務機器人體積大、僵硬、反應遲鈍。

          《西部世界》中服務機器人“多洛莉絲”

          《西部世界》中服務機器人“多洛莉絲”

          國內外高校、極少數企業為了研發出科幻片中具有靈活、柔性、感知的仿生類——新型機器人,一直都在積極探索,企圖研發出柔性化的仿生機器人。也有不少研究人員受狗、蛇、昆蟲、獵鷹、壁虎、水母、魚等動物的啟發,設計出多種形態的新型機器人。

          這些新型機器人,你聽說過嗎?

          近期,華盛頓大學工程和應用科學學院Johannes James團隊仿照昆蟲,研發出一款名為“RoboFly”的微型機器人,體重只有74毫克,可以靈活飛行,也可以在水面上行走、水上漂移。

          RoboFly可幫助使用用戶檢測氣體泄漏,協助用戶執行搜索和救援任務。除此,它也可以大量部署在水面上,尋找污染物或潛在危險泄漏流體上。

          RoboFly微型機器人

          RoboFly微型機器人

          另外,美國佛蒙特大學和塔夫茨大學研究團隊利用青蛙的皮膚細胞和心臟細胞,創造性地研發出首個活體機器人“Xenobots”,也叫異種機器人,是一種活體可編程生物。

          Xenobots可自行移動,在水中可連續運動數天甚至數周。并且被切割后傷口可自行愈合、重構,生命周期結束后可生物降解。Xenobots的研究人員稱,這種機器人擁有傳統機器人所無法比擬的獨特優勢和應用潛力,未來它們或可用于醫藥遞送、勘探放射性污染源、收集海洋塑料微粒等。

          不過,也有受到電影中機器人形象與一些植物、花瓣的影響,所研發出的軟體類——新型機器人。軟體型機器人是在傳統機器人的基礎上,進行的技術改造與軀體優化,使機器人能夠既安全又擁有保持移動和改變自身形狀的能力,能更好的與人進行協作。

          “等周機器人”是斯坦福大學機械工程學Allison Okamura團隊研發的軟體類新型機器人,它是軟機器人、桁架機器人和群體機器人三種類型機器人的結合體。該團隊研究人員形容“等周機器人”是《超能陸戰隊》中的大白和變形金剛的混合體。

          等周機器人

          等周機器人

          從形狀上看,等周機器人類似于“點與線的三維連接體”,它的軟體結構是采用充氣式材料和截斷式單個機器組成,可根據內部結構的單個操作性來控制整體機器人的形態。主要適用于應急救援。

          根據植物的生長特性,麻省理工學院機械工程系Asada團隊開發出一款叫“生長機器人”的新型機器人。Asada團隊研究人員表示:“生長機器人的秘密絕技,就是可以像植物嫩芽向上生長一樣進行自我擴展?!?/p>

          生長機器人

          生長機器人

          生長機器人是由柔軟的氣球狀材料所制成,這種材料可以像藤蔓一樣生長,肢體能夠深入狹窄空間,或在工廠、倉庫等雜亂的地方進行工作。例如:在雜亂的架子后面拿起產品,或者繞過汽車的發動機零件擰開油蓋,可有效解決機器人界的“最后一英尺”問題。

          為了便于大家對新型機器人的進一步了解,億歐梳理了15款新型機器人。這15款新型機器人是億歐查詢資料時,進行的隨機抽取,上文介紹的4款新型機器人也包含在內。

          億歐梳理15款新型機器人

          從表格中15款新型機器人可以看出,用于醫療行業的新型機器人最多,有5款,占比約33%,排名第一;物流倉儲、制造業、應急救援行業新型機器人均列第二位,各2款,分別占比約13%;道路建設、海洋工程、航天工業、可穿戴設備行業新型機器人各一款,分別占比6%。

          在15款新型機器人中,醫療行業研發的新型機器人比較多,主要出于兩個原因:

          醫療涉及到人們的身體健康、生命安全,醫療領域所采用的機器人多為協助人類解決現有醫學難題,其用途多具有專一性和特定性。

          因此,機器人在醫療領域的應用看似平常但又極其特殊,這就對機器人的技術研發和生產制造有著極高要求,必須要保證機器人在日常工作中的穩定性;

          另外隨著人們生活節奏日益加快,很多人處于亞健康狀態,得病的幾率或患者基數不斷增高,對于疾病治療和康復的需求會日漸增大。新型醫療機器人方面,商業開發潛力與利用價值相對較高。

          拿手術機器人來說,在1999年國外開始使用手術機器人,截至目前,在北歐國家超過一半以上的前列腺癌根治手術是由手術機器人完成。

          在美國,這一比例更是高達90%。國內首次推進手術機器人產業化起始于2014年哈工大技術團隊成立的蘇州康多機器人,目前國內整個手術及機器人行業處于發展初期。

          據Winter Green Research統計, 2014年全球手術機器人市場約為32億美元,2018約為90億美元,年復合增長率大概在30%左右,預計到2021年全球機器人市場將達到200億美元左右。

          而物流倉儲、制造業、應急救援、道路建設等行業的新型機器人研發之所以相對較少,主要原因在于機器人的采購成本與維護成本高,加之一些用戶對于機器人的認知度與接受程度低,造成市場規模需求尚未顯現。

          機器人新趨勢

          北京科技大學智能科學與技術系副院長賀威表示,至今機器人的定義仍然模糊。

          但他看到“新型機器人隨著科技的發展,整合了人工智能、機械電子、新型材料和仿生學等技術,是面向特定應用場景的智能機器產物?!?/p>

          因時機器人CEO蔡穎鵬認為,新型機器人的關鍵在于“新型”,有三個特質:第一、新型機器人是采用了新技術、新材料或新設計方案后所產生;第二、新型機器人能夠完成一些傳統機器人做不到、不好做的事情;第三、新型機器人軀體更加靈活,體積小。這三個特質是新型機器人與傳統機器人的區別所在。

          對于新型機器人而言,驅動單元是制造它們的關鍵部件,它決定了機器人能否行動靈活、敏捷。

          蔡穎鵬告訴億歐,驅動單元在機器人研究領域是個熱點,但在近10-20年的研究中變化不大,市場上的驅動單元已形成了比較標準化的一些驅動單元品類。

          除驅動方式外,AI與傳統機械傳動也是研發新型機器人時不可或缺的技術。AI在軟體新型機器人中,相當于機器人的大腦,起到“決策”的作用,可使機器人變得更智能、更聰明。

          簡單來說,研發機器人的驅動方式與技術,決定了機器人功能和性能發展的天花板。其中,技術層面決定了機器人能否到達天花板,或者距離天花板有多遠。

          蔡穎鵬介紹:新型機器人必須要做到一些傳統機器人做不到或做不好的事情,如果它僅是用來展示或擁有簡單的交互、跳舞等功能,就不存在太創新的內容。因為從功能上看,它沒達到我們想要的效果。從長遠來看,新型機器人可以很好的幫助人類從事搬運、接待、幫人服務的工作。

          仿生、軟體類新型機器人是目前機器人行業研究的熱點,尤其是近兩年,Nature和Science等頂級期刊上發表了多篇關于仿生機器人的文章。不僅在我國,世界上的主要國家也都在仿生、軟體機器人這一領域進行重點研究。

          “這是未來新型機器人發展的趨勢”,賀威向億歐表示。

          尾聲

          新型機器人商業開發價值意義在哪?

          新型機器人的誕生與技術在不斷成熟。研發新型機器人的過程中所產生的新材料,也可廣泛應用于醫療、護理、家庭服務、娛樂、教育等領域,這些都可以催生出巨大的潛在商業價值。

          例如航空航天、農業等很多場景,傳統機器人并沒有打開市場,現有機器人的功能和性能達不到用戶需求。一旦新型機器人結合市場需求,產品/技術成熟以后,可以很好的打開商業化空間。

          不過,蔡穎鵬也說,“新型機器人的商業價值雖大,但變現時間會比較長”,因為產品/技術需要進行服務迭代,逐漸成熟后才能在市場上推廣應用,變現需要一定的周期。

          以液態金屬為例:液態金屬本質上研制的是一種材料技術,這種材料技術可以應用在很多場景,就如同3D打印技術一樣。

          新型機器人的商業落地不像自動駕駛機器人,自動駕駛機器人從研發到落地,最短也需要5年時間,比如新石器機器人,從開始研究自動駕駛機器人到實現商業化花費了5年時間,是全球率先完成L4級自動駕駛機器人產品商業化落地的企業。

          技術從實驗室研發、到商業化落地需要時間。新型機器人,可以被理解為機器人的最終展示形態,但在這背后,注定要經歷一個漫長的演變過程。


          特別感謝:

          多位資深業內人士在本文寫作過程中鼎力支持,為億歐提供了詳實的資料支撐,特別致謝(排名不分先后):

          北京科技大學智能科學與技術系副院長賀威、因時機器人CEO蔡穎鵬

          部分參考資料:

          1、《微型機器人RoboFly,僅有74毫克重,能像昆蟲一樣飛行》呱呱說科技

          2、《Living robots built using frog cells》美國國家科學院院刊、《活體機器人"xenobots"橫空出世》中國科學報社/科學網、《新型活體機器人應用潛力大》環球網

          3、《Stanford engineers create shape-changing, free-roaming soft robot》斯坦福大學/Tech  X plore

          4、《MIT新型剛性機器人像植物自行“生長”,解決“最后一英尺”問題》機器人大講堂

          本文經授權發布,版權歸原作者所有;內容為作者獨立觀點,不代表億歐立場。如需轉載請聯系原作者。

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