2008年金融危機以來,全球經(jīng)濟復蘇乏力,歐美各國紛紛回歸制造業(yè)。在這一股浪潮中,發(fā)展工業(yè)機器人已經(jīng)成為美國重振制造業(yè)和德國實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略途徑之一。隨著科技的發(fā)展和社會的進步,機器人已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代社會中不可或缺的社會成員。金模網(wǎng)CEO羅百輝認為,機器人是發(fā)達國家和發(fā)展中國家發(fā)展經(jīng)濟的“先進伙伴”。正當中國還在摸索機器人發(fā)展之模式時,大洋彼岸的德國已經(jīng)開始進入“工業(yè)4.0計劃”,以工業(yè)機器人推動生產(chǎn)制造向靈活化和個性化方向轉(zhuǎn)型;如今,中國迎來工業(yè)2.0時代,對于著力推進產(chǎn)業(yè)升級以及布局未來產(chǎn)業(yè)的中國來說,美國與德國的經(jīng)驗值得借鑒。
在德國,工業(yè)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(chǎn)、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(yè)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(lián)網(wǎng)對下一代工業(yè)機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡喚醒模式”,以解決使用中的高能耗問題,促進制造業(yè)的綠色升級。
近日,歐盟委員會副主席克洛斯(NeelieKroes)發(fā)出警告,稱歐盟境內(nèi)的機器人生產(chǎn)商必須安撫公眾,以免使后者認為自己將大面積失業(yè)。據(jù)英國媒體報道,歐盟已經(jīng)出資7億歐元,資助機器人研究,而歐盟的產(chǎn)業(yè)界也投入了21億歐元。
目前世界上至少有48個國家在發(fā)展機器人,其中25個國家已涉足服務型機器人開發(fā)。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(yè)化應用;而隨著科技的發(fā)展,機器人也從科幻慢慢走入現(xiàn)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(fā)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(huán)節(jié)狀物體,氣動管內(nèi)的氣壓會隨著機械手臂的變化而發(fā)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(zhí)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(shù)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(qū)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(xù)動作。
機器袋鼠在運動過程中應用到的能量產(chǎn)生、存儲和再利用技術,對機器人技術的發(fā)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(huán)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(tǒng)(LIDAR)來顯示周圍環(huán)境狀態(tài)。該系統(tǒng)能夠向周邊環(huán)境發(fā)射多束激光,然后根據(jù)激光的反饋數(shù)據(jù)進行分析,得出周邊環(huán)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(diào)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(zhàn)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(jié)構,由一組連續(xù)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(jié)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(chǎn)生的巨大沖擊力,通過多個面進行分散、吸收,從而實現(xiàn)安全著陸。在成功登陸之后,它還能利用延長和收縮結(jié)構連接纜繩產(chǎn)生推動力,借助球體結(jié)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(fā)射時,球星機器人可以收縮為一個很小的結(jié)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(xiàn)有的探測車設計理念。
這個設計很有可能會被用在土衛(wèi)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(wèi)六超過62英里(99.78公里)的高度安全著陸,不會有任何損毀。