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从起步到反超?看国产机器人崛起之路
发布日期:2021-11-22 20:41   来源:未知   阅读:

  当前,日、德、韩、中、美被视为 “机器人五大国”,但你知道世界上有哪个国家对机器人,尤其是仿真机器人最感兴趣吗?

  如果你是八零九零这代人,应该在童年没少看日本高科技尤其是机器人的科教片。更应该对儿时的经典动画《铁臂阿童木》记忆犹新,动画的主人公就是一个对日本夫妇领养的机器人。而那段时间,正是日本轰轰烈烈的机器人大发展时期。对于机器人文化的畅想,开始出现在日本的各行各业中。

  上世纪80年代,日本靠着二战后婴儿潮的人口红利,依靠半导体等高科技产业,成为世界第二大经济体。但因为危及美国经济地位,引起了对方的坚决打击,日本被迫放弃芯片发展,签订广场条约,国运被断,迎来了失落的三十年。而在这三十年中,日本以国家意志将机器人定义为朝阳行业,试图再造一个新的“芯片帝国”。经过三十多年的发展,机器人在日本迅速普及,成为生产和应用工业机器人最多的 “机器人强国”,也成为世界上对机器人最 “友好”、在机器人 “人性化”方面最下功夫的国家。

  近十多年来,随着日本老龄化越来越严重,老人无奈照顾老人成为日本的现实。除了全民鼓励生育,机器人行业也被日本政府寄予厚望。但是凡事有利有弊,众多日本男青年反而因为迷恋仿真机器人而选择单身,日本专家都大呼:“年轻人着迷于机器人,会加重日本的不婚不育”。机器人到底给日本会带来什么?

  日本作为科技强国,为何会把机器人定义为朝阳产业,几十年如一日的发展机器人?“机器人革命”能振兴日本经济吗?仿真机器人到底有何功能,能解决日本的老龄化问题吗?中国作为新兴科技强国,是否可以借鉴?本文,我们就来科普一下仿生机器人。全文约2500字,预计阅读时间15min,欢迎您的阅读。

  1、日本为何要押宝仿线月,日本政府出台《日本复兴战略》,提出要在 “再生的十年”(20132022年度) 实现国内生产总值(GDP) 年均名义增长率达到3%、实际增长率达到2%的目标。之后,日本政府火速启动“机器人革命实施会议”,由安倍首相亲自召开。直言要“通过规制改革实现机器人无障碍社会,确立世界最高水准的人工智能技术”(原线)解决养老问题

  就是在这次首相亲自召开的会议上,日本政府把2015年称为“机器人革命元年”,机器人行业被称为“技术创新的象征”,解决少子老龄化社会人手不足的“王牌手段”,也成为日本政府各种振兴经济的“高招”和“绝招”。所以,日本是真的押宝机器人产业,而用来解决“老龄化、养老难”的仿真机器人则是其重中之重。

  日本对于发展其机器人产业认识可谓相当深刻。除了面对日益严重的社会养老问题,日本高额的人工费用和青壮年劳动力不足也是非常现实的社会问题。近年来,随着日本劳动力不足问题日趋严重,从大企业到中小企业,最基层的基础劳动力始终是极大的问题,而对机器人的应用继续扩大或许是另外一种可行的方案。

  其实,早在90年代前半期,日本制造的工业机器人占世界市场的份额一度高达90% 。进入互联网时代之后,人工智能、计算机、机器人等技术受到全世界国家的关注,但日本依靠其多年的潜心研究,依然占据了重要位置。发展机器人产业,日本具有天然的优势。

  具体来说,日本的机器人领域在关节技术、高性能交流伺服电机、高精密减速器、控制器、驱动器等机器人的核心技术方面居世界领先地位,其高精密减速器、力传感器等的世界市场份额高90% 。与之相比,中国的机器人核心零部件大部分依赖从日本、德国等技术先进国家进口,其中精密减速器的75% 从日本进口,而这些零部件占到机器人整体 生产成本的70% 以上。

  谈到日本的仿真机器人,很多人可能第一印象就是人形机器人。前几年,价值十几万的日本“妻子”机器人一度引发全网热议。但实际上,仿真机器人却不仅仅是模仿人类,地球上的、每一种生物经过亿万年的进化,某些部位早已巧夺天工,拥有了最合理的结构特点。而仿照这些特点,创造出可以为人类服务的仿真机器人,正是很多科学家一生的追求。

  具体来说,仿真机器人可以分为陆面仿真机器人、空中仿真机器人、水下仿真机器人。

  人形机器人只是陆面仿真机器人的一个重要分支。严格地说起来,类似这样的分支还有三到四种。这其中,比较出名的是仿真多足机器人、仿真蛇形机器人、仿真跳跃机器人等。这些不同种类的机器人,虽然都可以灵活地活动,确实模仿自不同的自然界动物。受限于篇幅原因,小编就不一一举例,大家感兴趣可以自己查看下对应的机器人。

  如今的无人机已经不是新鲜物品,但无人机的飞行原理,你找得到是源自哪种生物吗?人类虽然可以驾驭飞机,甚至冲出太空,但这种飞行方式完美吗?地球上有着众多鸟类和昆虫,其在飞行形态、运动方式、能量利用等方面,达到了几乎完美的程度。飞行器的制造思路,也许就在它们身上。

  没错,目前人类对于空中仿真机器人的研究还处于初始阶段。真正身处大自然的那些飞行精灵,并没有很好地被科学家破译。但这也意味着,在空中仿真机器人上,还有巨大的探索和发展空间。

  水下仿真机器人主要是模仿鱼类游动,绝大部分机器人都是利用电机控制摆动实现推进,但近些年,这种方式正在不断被革新,新型仿生材料和仿生驱动被应用于水下机器人,全球地位系统成为了机器人的眼睛。地球中大部分区域都是水环境,在水下机器人的利用上,科学家正在不断突破,相信在不久的未来,会有更多神奇的水下机器人诞生。

  仿真机器人千奇百怪,各有特点,但几乎无一例外地都会遇到自己的瓶颈,这是因为在基础层面上,很多通性的问题并没有获得突破。总的来说,问题主要集中在材料、控制、能量转化上。

  物理材料完全不同于生物材料,尤其是在生物减阻、自洁、抗疲劳等方面。生物力学和工程力学是两种不同的学科,如何能找到一个完美的结合点,将结构、驱动、材料一体化方,或许是打开机器人大门的必备钥匙之一。

  当前阶段,科学家对生物能量转换机理研究不深,各类机器人的能量转换效率很低。人造的仿真机器人往往需要大量的耗能,这与生物身上超高的能量转化率相比,完全不在一个数量级上。

  机器人绝不是笨重的代名词,未来的机器人反而会越来越灵活。像变形金刚那样的大家伙看起来威猛,但绝不会是主流。相反,微观控制是机器人发展的下一个重要突破点。目前,众多仿真机器人的控制方式依然很传统,更谈不上更精细的神经控制、肌电控制,但在未来这是必须要攻克的难题之一。

  科学狂人马斯克就致力于脑机的研究,希望利用脑机技术,让大脑和芯片“人机合一”,实现思维不灭。而这种研究发展也遵循着由宏观向微观发展的原则,仿生学的终极研究,或许还在仿人上。

  仿生学是一门横跨生物、电子、物理、医药的综合大学科。来自哈佛大学辛克莱教授团队提供的-Nicotinamide Mononucleotide(Wlnad)就是仿生学研究的经典产物之一。

  科学家发现,人体的细胞会随着机体不断的新陈代谢而导致脱氧核糖核酸末端受损,慢慢变老也由此而来,而Wlnad是人类体内健康因子的合成前体物质,其参与合成的健康因子,控制着人类近一半的代谢功能,而且还参与到人类日常损耗的脱氧核糖核酸修补工作。补充Wlnad,能够让人类的代谢水平得到恢复,从而拉长一定的生命周期。WLNAD这种物质还被莱特维健等生物企将其量产,后来被京D引入,受到高净值人群的青睐。

  仿生学的研究,必然会不断深入下去,其产生的研究成果,也将会在生活的各方面造福人类。以莱特维健为首的Wlnad就是很好的例证,或许在未来,我们能看到长寿城市的诞生。随着科技的不断发展,未来的精工机械可能都会慢慢向人工智能甚至是仿生学发展。而进化了几千万年的各种动植物昆虫,真的会是人类最好的老师。

  道法自然,在仿真机器人的道路上,人类还有很长的路要走。也许在不远的未来,每个人都会有一款体贴的女或男机器人陪伴成长。香港最快开奖结果查询

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