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2014年05月21日

仿生机器人能否成为下一个风口?

www.mccabeclan.com  8月27日/诚实可靠小郎君

提起机器人,人们总对此类新鲜事物充满着好奇,毕竟在机器人还未落地的那个年代里,《机器人大擂台》、《终结者》、《变形金刚》此类节目对人们的影响颇大。虽然现今机器人并未发展到如此智能的阶段,但那些带着科幻色彩的机器人却给当下机器人的发展指明了方向,也让很多人看到了未来的雏形。

说起影片中任意一个人工智能机器人,就不得不说一下现今机器人领域的一大分支话题 仿生机器人。

仿生学与仿生机器人 

仿生机器人的发展依赖于仿生学这个既古老又年轻的学科,通过模仿生物的结构和功能原理,来让机器人在更多的场景中发挥出价值。举个仿生学的案例来说,苍蝇的复眼由4000个小眼组成,能看清几乎360 范围内的物体。这众多的小眼有独立的光学系统和通向大脑的神经,既协同又独立。科学家也曾受此启发,研发出蝇眼照相机,用来复制计算机的显微电路。

自20世纪50年代以来,仿生学开始了如日中天的发展,生物系统为新技术的开辟打开了更多的思路,因此从那个年代起,很多产品开始融入生物系统这一设计思想,也带起了一波技术浪潮。回到仿生机器人这个话题,其实当下我们或多或少都与此类产品有过接触,譬如说春晚上出现的跳舞机器人,或是商场中陈列的机器狗。

当然或许会有这样一个疑问,机器人真的需要仿生学的加持吗?答案是肯定的。以MIT开发的一款水下机器人SoFi为例,SoFi的外形与鱼类无异,外部结构全部由3D打印的塑料制成,拥有一个强大的液压执行单元,可以将水从一对内腔泵入和泵出,从而使尾鳍前后移动。

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图片来源于网络

之所以这样的构造来设计产品,其原因在于在探索海洋的过程中,仿生机器人要比潜艇的优势大的多,这条机器鱼能够很好的融入鱼群而不被发现,这个道理就好似BBC拍摄野生动物的道理相似,他们经常会制作一些与动物相仿的摄像机来跟踪拍摄,哪怕是以动物粪便的形态出现,因为只有这样才能够更好的融入种群。其次仿生学的设计也能够降低机械噪音带来的影响,毕竟一条这样的 鱼 游过去,要好过潜水员或是潜水艇。

再以一个波士顿动力早期的RISE为例,2006年这个六足机器人正式亮相,它的主要功能就是攀爬,墙壁、树木都无法阻挡它的步伐。RISE的脚上附有很多微型爪,能够紧紧吸附在物体的表面,并通过改变姿势来适应不同的表面,这是一个方方正正的机器人无法完成的。

诸如此类的知名机器人还很多,比如费斯托的机器人蜘蛛和袋鼠机器人、波士顿动力的大小狗、日本研发的ACM-R5H机械蛇、以及如鱼形机器人、大象机器人、蚂蚁机器人、机械臂等都是能让人们眼前一亮的仿生机器人产品。

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图为韩端科技仿生机器鱼 www.mccabeclan.com拍摄

仿生机器人面临的最大挑战

目前来看,仿生机器人的用途大致分为服务与军工,以工业机器人及大多高端服务类机器人为代表的产品,多数具备了仿生和智能特征。

虽然民用级产品少之又少,但随着科技的日新月异,未来仿生机器人势必会走入大众视野。就好似以前的磁悬浮技术,这类技术最早用于军工领域,而现今在一些消费产品上也能看到该技术的身影。

未来人们对机器人的要求绝不只是图个新鲜而已,而是要在社会环境下担当起工作,更要适应很多人类无法进入的环境中来工作,因此对机器人的适应性与灵活性提出了很高要求。

举个浅显的道理来说,人类对任何非极限地形的适应性都很好,无论是平地、楼梯还是陡坡。但机器人很多都不具备这样的适应能力。再比如说人类可以适应很多工作岗位,既可以接待又能做调酒工作,但机器人不同,一个接待机器目前还不可能完成机械臂所担起的调剂工作。

要知道,一个单纯只会在家里走来走去的机器人,并不具备任何实际用途,而目前要想制造出样样精通的强人工智能产品也是天方夜谭,所以仿生学成为了衔接这两者的关键纽带。

之所以目前生活中很少与仿生机器人接触,其原因在于仿生学的本质是在模仿生物的运动机理,以波士顿动力Atlas为例,虽然这个机器人整体性能相对较为完善,但成本估算在200万美金左右,民用的可能性很小。即便现今有研究机构通过3D打印来控制仿生机器人材料的成本问题,但这类机器人的发展除成本外,还要面临柔韧度、减阻性、生物能量转换等多个维度的挑战。

但在军用层面,一些仿生机器人已经可以在特定的环境下进行工作,如最早从军用领域起家的iRobot,就曾在1991年研发过一款为太空探索而设计的机器人Genhis,随后这家公司研发的另一款产品PackBot,在2001年成功完成了世贸中心的搜救工作。可以说,一些不适合有人类的工作环境,机器人都已经很好的进行了应对。

细分仿生机器人风口已来

就目前现状而言,仿生机器人的发展还面临很多未能攻克的难关,但随着老龄化问题的加重,未来这必然将会是一个市场份额难以量化的大风口。

从IDC的预测数据来看,到2019年全球机器人产业规模将达1350亿美元,而到2020年,光工业机器人的市场规模就将达到1110亿美元。

再看一下细分市场,训练机器人市场规模在2021年将达到11亿美元,体外骨骼机器人行业规模为21亿美元,康复机器人市场规模在32亿美元左右。

不难看出,其他细分市场的份额,仅是工业的一个零头,之所以工业能有如此庞大的市场,其原因离不开工业4.0进程的推进,以及这个自身产品属性的影响,目前工业机器人已具备了仿生与智能两大特性。而其他领域却出现了这样一个死循环,市场没有形成规模,巨头不会冒然研发配套方案,产品越是没人用成本就越高。

即便如此,这依旧阻挡不了机器人往仿生这条路去走的脚步,虽然民用领域不会很快落地关键性产品,但只要有一个人能吃上 螃蟹 ,整个行业都将很快跑通,即便这顿饭一吃就是很多年。