国外机器人技术取得哪些进展？
发布时间：2019-11-21 18:28:42 所属栏目：资本 来源：《中国安防》
导读：【 市场分析】机器人一词出现在1920年捷克科幻作家恰配克的《罗索姆的万能机器人》中，原文作Robota，后来成为西文中通行的Robot。自1961年，世界第一个全自动机器人的诞生之日起，机器人就开始在许多领域代替人类完成各项工作，帮助人类解决许多难题，并
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【 市场分析】“机器人”一词出现在1920年捷克科幻作家恰配克的《罗索姆的万能机器人》中，原文作“Robota”，后来成为西文中通行的“Robot”。自1961年，世界第一个全自动机器人的诞生之日起，机器人就开始在许多领域代替人类完成各项工作，帮助人类解决许多难题，并逐渐实现了一些人力无法达到的目标，如在外太空或是深海中等不适人类生存的环境进行科考。随着科学技术在广泛交叉和深度融合中不断创新，机器人技术也日益精进，本文即对各国机器人技术的新发展进行分类介绍。 一、侦察机器人 球型变形侦察机器人 日本防卫省技术研究本部尖端技术推进中心正在研制“手投式侦察机器人”。这种小型侦察机器人可从窗户投入敌人所在的建筑物内，对室内状况进行拍摄。早期的侦察机器人尺寸相当于一个橄榄球，而新型机器人大小则只有垒球那样大。内置拍摄机的侦察机器人为一个11厘米大小的球体，重670克。在投入指定地点后会变形，前后两端突出成为两个轮子，可自由移动并对活动区域进行全方位拍摄。操作人员可以在20至30米外接收机器人传输的图像和声音。即使在黑暗的屋内，机器人也可拍摄2至3米范围内的红外图像。这种机器人由防震橡胶制成，在投入时不会受到地面冲击。同时，它还可以越过高2厘米的障碍，电池驱动的使用时间为20至30分钟。 这种侦察机器人准备用于武装人员进入建筑物前的侦察活动。比如当核电站等重要设施被敌国占据，内部情况不明，需要强行进入时，就可以先将侦察机器人从建筑物窗口投入对设施内部情况进行侦察。该机器人还能从门缝和走廊死角进行侦察，判断是否有潜伏的敌人。在灾害现场，侦察机器人也可从缝隙中进入废墟，查看是否有被困人员。这种手投式侦察机器人具有可投掷、可移动和搜集情报的功能。球形构造目的是确保在投入时不致损坏。据测试，这种侦察机器人发出的声音非常小，通常很难发觉。不过它的防水和防尘性能还有待提高。目前，防卫省正对其性能进行改良，以配备于实战。 可以伪装成苹果手机的间谍机器人 美国一家机器人企业正在研发一种尺寸、外形接近苹果6的超微间谍机器人“阿努拉”。“阿努拉”是一种可以折叠的、呈长方形的旋翼4轴无人机，处于非使用状态时，它的4个旋翼都可以折入机身，由此大大减小了体积，其尺寸与苹果6接近，只是稍微厚实一些，能放入口袋中随身携带。在使用时，“阿努拉”能通过wifi无线网络与采用ios或安卓操作系统的手持智能设备配对，并将机载微型摄像头拍摄到的画面实时传送 给智能手机或平板电脑。与此同时，特工可以通过智能手机或平板电脑对“阿努拉”进行遥控。 目前，正在测试的“阿努拉”原型机的飞行时速为40千米，一次充电可连续飞行约10分钟，最大飞行高度约为25米。除了具备拍摄功能外，特工使用的“阿努拉”还能充当“空中电子猎犬”，可以追踪或干扰附近的手机信号。“阿努拉”还可以按照事先设置好的线路自动飞行并返航。“阿努拉”的制造成本不会超过200美元，其成本相当低廉，所以它非常适合军方或情报机构大批量采购。 二、警用机器人 反恐防爆机器人 近日，美国联邦调查局在一起追捕行动中为避免警员进入凶手家触碰到危险装置，派出防爆机器人先行探测。这款防爆机器人外形类似于一个小的军用坦克，装有摄像头便于警方了解路线以及看到可能要面临的危险物品。此外，该机器人还拥有可被远程控制的多功能手臂，用来对危险物品进行操作。 机器人警察 在美国硅谷有24台日夜巡逻的机器人警察Knightscope K5，这些机器人警察身高大约与5个足球相仿，重量约300磅，配有360度高清低光照视频摄像头和麦克风、音频探测系统、自动车牌识别摄像头、激光雷达设备、定向传声器、近距离传感器、惯性测量装置、轮测程装置、紧急对讲机，还具有热成像和夜视及广播功能。 K5可以利用大量的传感器收集实时数据，通过一套预测性分析引擎进行分析，该引擎可以与现有的企业、政府和众包社交数据整合，判断特定区域是否存在潜在安全威胁。K5还可以昼夜不停地巡逻，而且能在必要的时候自动返回充电。 三、搜救机器人 四足救援机器人 日本电气通信大学开发的四足机器人，将机器人的脚落地时的冲击力蓄积到弹簧上，然后像猫那样灵活地移动，力争在灾害现场用于跳跃瓦砾等障碍物以展开搜索。在开发过程中，研究人员借助猫行走的影像来分析其动作，并通过组合弹簧和马达来代替肌肉功能。这款机器人的移动时速可达约3.5公里，今后还将在腿部的运动方面下工夫，进一步加快速度。 澳大利亚启用消防机器人 澳大利亚方面为消防队配备了消防机器人，用来应对各种紧急情况。从外形上看，消防机器有点像变形金刚，配合上一个高压水炮，这款机器人也被称为涡轮辅助灭火机TAF-20。消防员可以在500米开外的地方对它进行远程控制，保障消防员的安全。这款机器人拥有长达90米的喷水能力，即使是泡沫也能够被喷到60米开外的位置，其内置的一个高性能风扇可以帮助消防员进行很好的吹烟效果。除此之外，这款机器人还能够从后面推动汽车前进，从而可以在火灾时更大程度上挽回财产损失。 四、科考机器人 寻找火星洞穴中定居点的机器人 美国国家航空航天局已经提供资金给科学家与工程师，期待他们开发出一种可以深入火星洞穴的机器人探测器。这种探测器在潜入洞穴之前可以在火星表面做短途飞行，它采用弹簧和汽油动力推进器结合的方式可以在洞穴中错综复杂的熔岩管道内从一个地点跳跃到另一个地点，并在其中寻找适合航天员居住的地方，保护他们免受有害辐射的侵袭、火星表面陨石的撞击以及极端温度的快速变化。科学家还希望能从这些管道中了解更多关于火星气候与地质史的新细节。 执行火星任务的超级人形机器人 除了探寻火星定居点，美国航空航天局(NASA)还在打造一款超级英雄机器人，以帮航天员到火星执行任务。Valkyrie身上的胸徽类似钢铁侠的胸徽，里面装有线性驱动器，可进行腰部运动。此外，它身上还将安置声呐和激光雷达传感器，操作员也可通过安装在它头、手臂、腹部和腿上的摄像器观察它的行为。目前，美国航空航天局就该计划与两所顶级大学麻省理工学院和美国东北大学进行合作，深入研究该机器人的敏捷性和人工智能性。 五、服务机器人 蛋形机器人 日本厂商MJI Robotics在国际机器人展上展示了一款名为MJI Communication Robot的蛋形机器人。该款机器人配置了5英寸显示屏，内置电话功能，默认状态下，显示屏显示MJI的眼睛，也可以显示照片以及天气、新闻和其他信息。其大小与电茶壶基本相当，重3公斤，支持WiFi和LTE连接，配置用于动作追踪、面部识别和监控的摄像头。MJI主要面向老年人以及需要简单人机交互界面操作科技设备的人群，借助语音技术，MJI无需用户“动手”即可收发短信、接打电话等。另外，MJI能用于监控老年人，向相关联系人报警。MJI Robotics还计划提供面向儿童的教育、讲故事功能以及智能家居功能。 平衡机器人 英特尔推出了一款平衡车——Segway Robot，它被称为是“私人运输车”。虽然它的外形看起来跟传统平衡车没什么差别，但却可以通过一个按钮将其变成一个私人机器人。Segway Robot平台将对外开放，这样开发人员就能开发出各种各样的程序来让这款机器人去执行不同的任务。 机器人行李箱 以色列一个公司发明了一款机器人行李箱，它可以通过摄像头看到主人的位置，通过手机蓝牙联接，主人在前面走，行李就在旁边或身后跟着走。 六、仿人形机器人 达尔文 美国加州大学伯克利分校机器人学习实验室的研究小组研发出一款名为达尔文的机器人，该机器人的一举一动都由数个拟神经系统的网络控制着，通过使用增强学习技术，达尔文能够模仿人类儿童大脑的学习方式对不同情况作出不一样的反应。虽然机器人在平坦的地面行走没有任何问题，但当任务一变量(如台阶或斜坡)出现时，它们就不知该如何应对。为了能使机器人在复杂的环境中灵活应变，加大伯克利分校的研究小组在达尔文上使用了通用型神经网络，这些网络实际上就是模仿人类大脑进行学习的算法。这些算法从一开始就被设计成通用型的，它们不是具体的单一的走、握或洗碗动作，而是能适用于所有这些动作的算法。如果机器人能够自我学习，那么它运行所需的硬件控制人力投入就会减少，这样就可以降低机器人的制造成本。加州大学伯克利分校的科学家们希望能将拥有完全自主意识的机器人变成现实，使机器人能够灵活地执行很多只有人类才能执行的任务。 Walk-Man 意大利科学家开发出一款名叫Walk-Man的人形机器人，它能像人类一样运用四肢，对周围环境做出反应，从而保持平衡。科学家希望它将来能承担拆弹、救火等高危工作，使人类不必以身试险。 Walk-Man身高和臂展均有1.82米左右，体重118公斤，头部配备了立体视觉设备和激光扫描仪，能够进行高速计算，行动起来比较灵活。研究人员表示，我们的世界和环境被改造成符合人体特点，如果能让机器人成功模仿人体结构，事情就会容易得多。加强Walk-Man对周围环境的辨识和认知能力，可以放开手脚，让它独立承担任务，但是如果任务过于复杂，它还是需要有人进行远程操控。为了确保不出事故、维持平衡，Walk-Man会刻意牺牲一定的速度，所以行动起来可能会比较缓慢。 可替代真人完成危险工作的类人遥控机器人 2010年至2015年间，俄罗斯非政府组织Android Technics与俄罗斯中央机械制造科学研究所在研发一个机器人技术系统，用于远程开展科学实验，在实时条件下在外太空控制和保养科学技术仪器及其它机器人。研究人员称，该复制控制模式使用到特殊服装，能够让操作员感受到机器人控制工具时所用的力量，在控制Robonaut-2、Telesar V、SAR-400、SAR-401和Justin这些型号的机器人时使用。在遥控模式下能够不间断地控制机器人动作。外骨骼技术还包括力量解决方案，用于增加人的肌肉力量。研究人员认为，此次研发对月球和火星探测也具有现实意义，机器人技术系统可部署站点，准备内部舱室和外部基础设施，维修设施结构，而无需将人员置于可危及生命的条件中。 七、仿生机器人 竹节虫六腿机器人 德国比勒菲尔德大学研究人员先研究了竹节虫腿部运动规律，然后研发出一个可以走上楼梯并穿过多石地面的竹节虫机器人，将其命名为自主认知六脚操控机器人。为了复制大自然的设计，这些机器人专家给它配上6条机器腿，使其可以顺利通过粗糙地面。这些机器腿共有18个弹性很强的关节，每条腿都塞满传感器，这有助于竹节虫机器人得到关于地面的反馈信息，使其可以翻越前方物体，这些腿独立控制，可确保这个机器人的稳定性。与此同时，每个关节都含有一个用来模拟竹节虫行为的驱动器。比勒菲尔德大学研究人员认为，他们制造的竹节虫机器人可能有助于开发新类型的自动搜索和营救车辆。这个自主认知的六脚操控机器人可以运载比它身体重最多3倍的货物。它的外骨骼由碳纤维和塑料制作而成，只有26磅(约合12公斤)重，却可负载66磅(约合30公斤)物体。因此，它还可令机器人在困难地形上运载货物，或帮助太空科学家探索其他星球。它的运动通过“生物启发算法”进行控制，这个算法是科学家根据竹节虫运动规律开发出来的。虽然它的驱动器的弹性比得上生物系统中肌肉的弹性，但光弹性还不足以让自主认知六脚操控机器人有能力穿越一个有障碍物的自然环境。研究人员认为，开发一个在困难环境中协调自主认知六脚操控机器人腿部运动的控制系统是其目前他们面临的挑战。 蟑螂机器人 受蟑螂行动特征的启发，俄罗斯加里宁格勒州研究人员已经研制出一种蟑螂机器人，能够扫描周边环境并跟踪周围物体。该机器昆虫可以每秒31厘米的速度行进。每个蟑螂机器人身长约10厘米，配备有光敏传感器以及其它可探测障碍物的传感器。当前这款蟑螂机器人原型能一次性独立活动20分钟，未来研究人员将改进设计，尽可能延长其活动时间。研究人员还计划增强该机器人的伪装性，使其更难于被发现。 八、其它 四条腿球形机器人QRoSS 日本的研究者最近研发了一款让人眼前一亮的可投掷球形机器人，它不仅外型类似《星球大战》中的歼灭者战斗机器人(Droideka)，还能够以滚动或行走的方式移动。这部机器人名叫QRoSS，外壳采用了圆形设计，并由高耐久度的材料所制作而成。而其机身内部还有四条机械腿，可自动伸展并进行四足运动。如果不想这么麻烦，QRoSS还能够直接在地上滚动。和同类型机器人不同的是，QRoSS具备可投掷的特性，这也大大增强它的实用性，使其可以被用在许多危险的环境当中。 瑞士开发四轮机器人可借螺旋桨动力轻松攀爬墙面 瑞士联邦技术研究所迪斯尼研究院研究人员开发了一款可以借助螺旋桨动力从地面导航开始，爬上垂直墙体表面的四轮机器人，目标是扩展容易被墙面拦阻的轮式机器人的功能。这款机器人的原型大约60厘米长，装配了两个螺旋桨作为动力来源，允许其在遇到一堵墙的时候自动转换成攀爬模式。后面的轮子将机器人推上墙，前面的轮子则给出一个向上的拉力。碳纤维底板和3D打印部件帮助机器人减重到2公斤以内，如果稍微重一点的话可能导致机器人从墙上翻转跌落到地面。虽然机器人的锂电池只能持续10分钟，但研究人员相信，这个普遍问题会随着电池领域的进步得以解决。此外，螺旋桨系统的成功运用解决了从垂直墙面到天花板的移动难题。研究人员认为，除了用来娱乐，这种攀爬能力对工业检测机器人来说非常有用，或许还能用来制造真空吸尘器以及无人驾驶汽车。 （编辑：温州站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |