日本的機器人,到底有哪些功能?日本為何發展仿生機器人?
2014年6月,日本政府出臺《日本復興戰略》,提出要在 “再生的十年”(2013—2022年度) 實現國內生產總值(GDP) 年均名義增長率達到3%、實際增長率達到2%的目標。之後,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“通過規制改革實現機器人無障礙社會,確立世界最高水準的人工智能技術”。
(1)解決養老問題
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”,機器人行業被稱為“技術創新的象征”,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濟的“高招”和“絕招”。所以,日本是真的押寶機器人產業,而用來解決“老齡化、養老難”的仿真機器人則是其重中之重。
(2)解決青壯年勞動力問題
日本對於發展其機器人產業認識可謂相當深刻。除了面對日益嚴重的社會養老問題,日本高額的人工費用和青壯年勞動力不足也是非常現實的社會問題。近年來,隨著日本勞動力不足問題日趨嚴重,從大企業到中小企業,最基層的基礎勞動力始終是極大的問題,而對機器人的應用繼續擴大或許是另外壹種可行的方案。
(3)日本擁有機器人核心技術和關鍵零部件
其實早在90年代前半期,日本制造的工業機器人占世界市場的份額壹度高達90% 。進入互聯網時代之後,人工智能、計算機、機器人等技術受到全世界國家的關註,但日本依靠其多年的潛心研究,依然占據了重要位置。發展機器人產業,日本具有天然的優勢。
具體來說日本的機器人領域在關節技術、高性能交流伺服電機、高精密減速器、控制器、驅動器等機器人的核心技術方面居世界領先地位,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、德國等技術先進國家進口,其中精密減速器的75% 從日本進口,而這些零部件占到機器人整體 生產成本的70% 以上。(該數據來自中國機器人網)
2、日本的機器人到底有哪些功能?談到日本的仿真機器人,很多人可能第壹印象就是人形機器人。前幾年,價值十幾萬的日本“妻子”機器人壹度引發全網熱議。但實際上仿真機器人卻不僅僅是模仿人類,地球上的、每壹種生物經過億萬年的進化,某些部位早已巧奪天工,擁有了最合理的結構特點。而仿照這些特點,創造出可以為人類服務的仿真機器人,正是很多科學家壹生的追求。
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壹個重要分支。嚴格地說起來,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。受限於篇幅原因,小編就不壹壹舉例,大家感興趣可以自己查看下對應的機器人。
(2)空中仿真機器人。如今的無人機已經不是新鮮物品,但無人機的飛行原理,妳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、運動方式、能量利用等方面,達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,目前人類對於空中仿真機器人的研究還處於初始階段。真正身處大自然的那些飛行精靈,並沒有很好地被科學家破譯。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遊動,絕大部分機器人都是利用電機控制擺動實現推進,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動被應用於水下機器人,全球地位系統成為了機器人的眼睛。地球中大部分區域都是水環境,在水下機器人的利用上,科學家正在不斷突破,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展趨勢仿真機器人千奇百怪,各有特點,但幾乎無壹例外地都會遇到自己的瓶頸,這是因為在基礎層面上,很多通行的問題並沒有獲得突破。總的來說,問題主要集中在材料、控制、能量轉化上。
(1)物理材料不等於生物材料。物理材料完全不同於生物材料,尤其是在生物減阻、自潔、抗疲勞等方面。生物力學和工程力學是兩種不同的學科,如何能找到壹個完美的結合點,將結構、驅動、材料壹體化方,或許是打開機器人大門的必備鑰匙之壹。
(2)更精純地使用能量。當前階段,科學家對生物能量轉換機理研究不深,各類機器人的能量轉換效率很低。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化率相比,完全不在壹個數量級上。
(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夥看起來威猛,但絕不會是主流。相反,微觀控制是機器人發展的下壹個重要突破點。目前,眾多仿真機器人的控制方式依然很傳統,更談不上更精細的神經控制、機電控制,但在未來這是必須要攻克的難題之壹。
科學狂人馬斯克就致力於腦機的研究,希望利用腦機技術,讓大腦和芯片“人機合壹”,實現思維不滅。而這種研究發展也遵循著由宏觀向微觀發展的原則,仿生學的終極研究,或許還在仿人上。
4、結語仿生學的研究,必然會不斷深入下去,其產生的研究成果,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發展。而進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。也許在不遠的未來,每個人都會有壹款體貼的女或男機器人陪伴成長。