日本机器人的功能有哪些?日本为什么要研发仿生机器人?
(1)解决养老问题
正是在这次由首相亲自召集的会议上,日本政府将2015称为“机器人革命元年”,机器人产业被称为“技术创新的象征”,是解决少子老龄化社会人力不足的“王牌”,也成为日本政府振兴经济的“高招”和“绝招”。所以日本真的是把宝押在了机器人产业上,用于解决“老龄化和养老难”问题的仿真机器人是其重中之重。
(2)解决中青年劳动力问题
日本对发展机器人产业有着深刻的认识。日本除了面临日益严重的社会养老问题,劳动力成本高,青壮年劳动力不足也是非常现实的社会问题。近年来,随着日本劳动力短缺问题日益严重,从大企业到中小企业,基层的基本劳动力一直是一个很大的问题,继续扩大机器人的应用可能是另一个可行的解决方案。
(3)日本拥有机器人的核心技术和关键零部件。
事实上,早在20世纪90年代上半期,日本制造的工业机器人在世界市场上的份额就高达90%。进入互联网时代后,人工智能、计算机、机器人等技术引起了世界各国的关注,但日本依靠其多年潜心研究仍占据重要地位。日本发展机器人产业有天然优势。
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、高精度减速器、控制器和驱动器等机器人核心技术上占据世界领先地位,高精度减速器和力传感器的世界市场占有率达90%。相比之下,中国的机器人核心零部件大多从日本、德国等技术先进国家进口,其中75%的精密减速器从日本进口,这些零部件占机器人整体生产成本的70%以上。(此数据来自中国机器人网)
2.日本机器人的功能有哪些?提到日本仿真机器人,很多人的第一印象可能是人形机器人。几年前,价值十几万元的日本“妻子”机器人曾引发全网热议。但实际上,模拟机器人不仅仅是在模仿人类。经过亿万年的进化,地球上的每一种生物都已经具备了最合理的结构特征。通过模仿这些特性,创造出一个能为人类服务的仿真机器人,是很多科学家毕生的追求。
具体来说,仿真机器人可以分为陆地仿真机器人、空中仿真机器人和水下仿真机器人。
(1)路面模拟机器人。仿人机器人只是陆地模拟机器人的一个重要分支。严格来说,这样的分支有三四个。其中比较著名的有仿真多足机器人、仿真蛇形机器人和仿真跳跃机器人。虽然这些不同种类的机器人可以灵活移动,但它们是由不同的自然动物模仿而来的。由于篇幅所限,边肖就不一一举例了。有兴趣可以自己去查对应的机器人。
(2)空中模拟机器人。如今的无人机并不新鲜,但你能发现无人机的飞行原理是什么样的生物吗?虽然人类可以驾驶飞机,甚至冲出太空,但这种飞行方式是否完美?地球上有许多鸟类和昆虫,它们的飞行形式、运动方式和能量利用都达到了近乎完美的程度。制造飞机的想法可能就在他们身上。
没错。目前,人类对空中模拟机器人的研究还处于初级阶段。那些真正存在于自然界的飞行精灵,还没有被科学家很好的破译。但这也意味着空中模拟机器人还有巨大的探索和发展空间。
(3)水下仿真机器人。水下仿真机器人主要模仿鱼类游泳,大部分机器人都是通过电机控制摆动来实现推进。但近年来,这种方法不断被创新,新的仿生材料和仿生驱动器被应用于水下机器人,全球定位系统成为机器人的眼睛。地球上大部分地区都是水环境,科学家在水下机器人的利用上不断取得突破。相信在不久的将来,会有更多神奇的水下机器人诞生。
3.仿真机器人未来发展趋势仿真机器人种类繁多,各有特点,但几乎无一例外都会遇到各自的瓶颈。这是因为在基层,很多共性的问题还没有被打破。总的来说,问题主要集中在材料、控制和能量转换上。
(1)物理材料不等于生物材料。物理材料与生物材料完全不同,尤其是在减阻、自清洁、抗疲劳方面。生物力学和工程力学是两个不同的学科。如何找到一个完美的结合点,将结构、驱动、材料融为一体,可能是打开机器人大门的必备钥匙之一。
(2)更清洁地使用能源。目前科学家对生物能量转换的机理研究不深,各种机器人的能量转换效率很低。人工模拟机器人往往需要大量的能量消耗,这与生物超高的能量转换率不是一个数量级。
(3)微观控制。机器人绝不是笨重的代名词,但未来的机器人会越来越灵活。变形金刚这样的大家伙看起来很强大,但永远不会成为主流。相反,微控制是机器人发展的下一个重要突破。目前很多模拟机器人的控制方式还很传统,更不用说更细致的神经控制和机电控制,但这是未来必须攻克的难题之一。
科学狂人马斯克致力于脑机研究,希望利用脑机技术让大脑和芯片“人机合一”,实现思维的不朽。而且这种研究发展也遵循从宏观到微观发展的原则,仿生学的最终研究可能还是人形。
4.结论仿生学的研究必然会不断深入,其产生的研究成果也将惠及人类生活的方方面面。莱特·魏健领导的Wlnad就是一个很好的例子。或许在未来,我们可以看到长寿城市的诞生。随着科技的不断发展,未来的精密机械可能会逐渐向人工智能甚至仿生学发展。而进化了几千万年的各种动物、植物、昆虫,真的会是人类最好的老师。
道法自然,人类在模拟机器人的道路上还有很长的路要走。或许在不久的将来,每个人都会有一个善解人意的女性或男性机器人陪伴自己成长。