2008年金融危機以來,全球經濟復蘇乏力,歐美各國紛紛回歸制造業。在這一股浪潮中,發展工業機器人已經成為美國重振制造業和德國實現傳統產業轉型升級的戰略途徑之一。隨著科技的發展和社會的進步,機器人已經逐漸成為現代社會中不可或缺的社會成員。金模網CEO羅百輝認為,機器人是發達國家和發展中國家發展經濟的“先進伙伴”。正當中國還在摸索機器人發展之模式時,大洋彼岸的德國已經開始進入“工業4.0計劃”,以工業機器人推動生產制造向靈活化和個性化方向轉型;如今,中國迎來工業2.0時代,對于著力推進產業升級以及布局未來產業的中國來說,美國與德國的經驗值得借鑒。
在德國,工業革命被認定劃分為四個階段:分別是18世紀末開始的機械化、始于1913年的流水線生產、始于1974年的自動化以及2012年開始推行的智能工廠。2012年,德國推行了以“智能工廠”為重心的“工業4.0計劃”。依此計劃,通過智能人機交互傳感器,人類可借助物聯網對下一代工業機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產間隙的“網絡喚醒模式”,以解決使用中的高能耗問題,促進制造業的綠色升級。
近日,歐盟委員會副主席克洛斯(NeelieKroes)發出警告,稱歐盟境內的機器人生產商必須安撫公眾,以免使后者認為自己將大面積失業。據英國媒體報道,歐盟已經出資7億歐元,資助機器人研究,而歐盟的產業界也投入了21億歐元。
目前世界上至少有48個國家在發展機器人,其中25個國家已涉足服務型機器人開發。在日本、北美和歐洲,迄今已有7種類型計40余款服務型機器人進入實驗和半商業化應用;而隨著科技的發展,機器人也從科幻慢慢走入現實,進入人類的工作與生活中。盡管當前機器人還未達到人們想象中的高度智能化,但正在向這個目標前行。
1.具有“肌肉記憶”功能的機械手臂
德國機器人公司Festo開發出了一種酷似象鼻的新型機械手臂,它能靈活地做出各種精確動作,并能通過類似嬰兒的學習方式和“肌肉記憶”功能,學會任何人教給它的動作組合。機械手臂由許多氣動管組成類似肌肉功能的環節狀物體,氣動管內的氣壓會隨著機械手臂的變化而發生細微變化,從而使機械手臂做出精確動作。
機械手臂能夠以類似于嬰兒學習抓握物體的方式——在反復嘗試和出錯的過程中,掌握抓住物體所需的肌肉動作。與2010年Festo推出的早期機械手臂相比,新型機械手臂的運動精準性得到極大改善,可以輕松執行換燈泡、撿花生米等任務。
2.可不停跳躍的仿生袋鼠
德國機器人公司Festo推出一種仿生袋鼠機器人,站立高度3英尺3英寸(約合1米),重量僅為15磅(約合7公斤)。該機器人精確復制了自然袋鼠的大多數典型特征,可以像一只真正的袋鼠不停的跳躍。它垂直跳躍高度可達1英尺3英寸(約合40厘米),水平跳躍距離為2英尺7英寸(約合0.8米)。
仿生袋鼠的動力來自一個貯存有高壓空氣的小型儲罐,通過一根彈簧完成肌腱的運動功能。通過驅動器、控制技術和能量遷移技術,模仿袋鼠可以從跳躍時的每一個運作中有效恢復能量,從而完成下一次跳躍,形成連續動作。
機器袋鼠在運動過程中應用到的能量產生、存儲和再利用技術,對機器人技術的發展都有著非常強的指導意義。
3.可以進行復雜運動的谷歌機器人
谷歌收購的機器人工程技術廠商BostonDynamics制造出名為“Atlas”的機器人,可以實時感知真實世界中周圍環境狀況,并進行相應的動作。Atlas擁有兩個“立體接近相機”(stereoproximitycameras)和一個位于頭部的相機,可通過頭部激光障礙識別系統(LIDAR)來顯示周圍環境狀態。該系統能夠向周邊環境發射多束激光,然后根據激光的反饋數據進行分析,得出周邊環境全景圖像,并以此做出移動路線和行動方案,從而完成分辨目標物體、接近目標以及撿起目標物體等復雜任務。
目前,一個來自美國麻省理工大學的機器人專家團隊正在對“Atlas”機器人進行最后調試,希望這個機器人能夠完成爬樓梯、開門、駕駛汽車等復雜任務。并且會參加將于2014年底舉辦的美國國防部DARPA機器人挑戰賽。
4.可吸收著陸沖擊力的球形機器人
美國宇航局艾姆斯研究中心正在設計一個柔軟、可變形的,具有可遙控外骨骼的超級球型機器人,解決行星登陸困難的問題。超級球型機器人采用張拉整體結構,由一組連續的壓桿和纜索組成。盡管沒有任何剛性設備連接,也不靠輪軸或鉸鏈進行加固,但該機器人“異常耐用、體重輕盈,而且能夠展開”,其球形設計不會存在單一結點失靈的情況,并且可以在沒有任何幫助的情況下,將著陸過程中產生的巨大沖擊力,通過多個面進行分散、吸收,從而實現安全著陸。在成功登陸之后,它還能利用延長和收縮結構連接纜繩產生推動力,借助球體結構在行星表面滾動。這種機器人登陸天體無需攜帶減速傘、防撞氣球和輪子,可以大大減輕飛行重量。在發射時,球星機器人可以收縮為一個很小的結構體,可以在有限的搭載空間里一次裝入更多的設備。這種設計將有可能徹底顛覆現有的探測車設計理念。
這個設計很有可能會被用在土衛六的研究任務中,美國宇航局認為超級球形機器人能從距離土衛六超過62英里(99.78公里)的高度安全著陸,不會有任何損毀。