机器人技术如何从大自然中汲取灵感

从成为科幻作家的消遣之源，到成为人类社会发展的工具，机器人、机器人技术已经走过了很长的一段路。 

2016 年至 2028 年间，全球机器人市场预计将从近 23亿美元至超过45亿美元。在其诞生之初，机器人技术被认为仅限于工业领域。 

相反，现在超过一半的机器人市场由服务机器人组成。如今，机器人广泛应用于汽车工业、化学工业、电气/电子工业、食品工业、医疗工业等。更具创新性的是，机器人供应商正在确保其在农业、家政劳动和娱乐等更传统领域的使用。 

虽然机器人技术确实在许多传统领域发挥着变革性的作用，但它能否从我们周围的世界中学到一两件事呢？今天，我们将仔细研究机器人可以从自然中汲取灵感的场景。 

仿生机器人如何从旋转甲虫中丰富自己

旋涡甲虫被誉为世界上游得最快的昆虫，其加速度可达每秒 100 米，最高速度可达每秒 100 个身体长度，准确地说是每秒 1 米。但他们如何达到这样的速度和加速度呢？

他们的飞行策略是 研究人员研究 并发表在《当代生物学》杂志上。这项研究的标题是“旋转甲虫利用升力推力实现昆虫游泳速度最快”。 

该研究部署了两台在不同角度同步的高速摄像机。输出是详细介绍飞行机制的视频：基于升力的推力。它的工作原理与螺旋桨类似，推力运动垂直于水面。该机制有助于消除阻力并带来更大的动力以实现更高的速度。 

为什么这个发现很重要？虽然基于升力的推力确实已经在大型生物体中被发现，但这项研究表明，这种现象适用于低至 1 厘米的长度尺度。 

农业与生命科学学院生物与环境工程助理教授 Chris Roh 表示，这一发现向仿生机器人和其他工程界提出了建议，要求他们首先确定正确的物理原理，然后在创建机器人时尝试保留该物理原理。 

更具体地说，卢相信这种现象可以用于开发无人机器人船，通过利用旋转船产生升力的推进机制，这种船可以变得更小、更灵活。美国正在开发这样的船只，这种船只将不受为船员提供招待的限制。 

这项研究促使我们以新的眼光看待机器人技术。总是可以从大自然中获取线索并将其逆向工程化为 人机设计。我们发现了更多自然/人类与机器之间协同作用的例子。 

受章鱼启发的机器人被誉为软机器人的未来

由意大利比萨圣安娜生物机器人研究所教授 Cecilia Laschi 于 2016 年创建， 受章鱼启发的机器人 它非常灵活，能够以比当时开发的大多数其他软机器人更高的灵敏度和准确性对其环境做出反应。用拉斯奇的话来说：

“这个相对较新的研究领域有可能颠覆我们对机器人的能力和用途的看法。”

这种机器人需要的计算能力要少得多，而且更擅长在崎岖的地形上移动，可以吸入液体，然后将其从身体中排出。它可以用它的八条腿在波涛汹涌的海床上奔跑。 

该机器人由电活性聚合物制成，接触电力时会变形。该机器人于2016年初在地中海成功测试。它的开发帮助了 软体机器人领域 从那时起取得了更大的进步。 

有一个例子，2017 年， 哈佛大学发明了 Octobot，一种软机器人，其所有机械部件都替换为类似的软系统。它是 3D 打印的，并具有促进动力和运动控制的镶嵌通道，通过气体燃料气动装置提供动力。 

除了受章鱼启发的开发之外，仿生机器人还模仿其他动物。例如，洛桑联邦理工学院的工程师开发了一种模仿火蜥蜴运动的机器人。 

另一组研究人员从蛇中汲取了灵感。由于它们能够穿越复杂地形的特性，这些机器人在太空探索中可能非常有用。 

Pleurobot 和 Snakebot：使复杂运动成为可能的机器人

- Pleurobot 汲取灵感 来自火蜥蜴的运动。它有一种独特的脊椎动物，可以帮助机器人滑入和滑出水面。它有 11 个脊柱节段。从视觉角度来看，机器人的开发旨在重新刺激人类脊髓的工作方式以及大脑与其交互的方式。 

通过机器人模仿蝾螈的运动是一项重大突破，因为蝾螈可以通过执行相同的动作从爬行转变为步行再到游泳。它只会改变速度。当这些创新在机器和机器人中得到回报时，可能会带来变革和革命。 

另一方面，Snakebot 是卡内基梅隆大学一组研究人员的创意。他们的目标是开发一种机器人，能够模仿蛇爬过困难地形、瓦砾和障碍物的运动。该机器人长 37 英寸，直径 2 英寸，有 16 个关节。最新报道称，美国宇航局已在其太空探索项目中部署了这些机器人。 

随着这些发展以及更多的发展，受自然启发的机器人（也称为仿生机器人）已经变得越来越大。麻省理工学院是世界上最受尊敬和尊敬的工程学习机构之一，拥有 仿生机器人课程 隶属于其机械工程部门。 

该课程旨在鼓励“采用跨学科方法进行仿生设计，重点是适用于各种机器人研究领域的原理提取，例如机器人、假肢和人类辅助技术。”

不仅各大机构对此感兴趣，大型科技公司也以极大的热情涉足仿生机器人领域。例如，波士顿动力公司（Boston Dynamics）于 2021 年被现代汽车以 1.1 亿美元的交易估值收购，该公司开发了一种机器人，可以模仿狗来执行许多困难的任务。这种四足机器被命名为 Spot。 

1. 波士顿动力公司的景点：模仿狗的四足机器人

开发得像一个 无头黄狗, 现货, 由 波士顿动力，可以爬上坡并走楼梯。该设备售价为 74,500 美元。它有多种用途，从检查工厂、建筑工地和危险环境，到爬楼梯，甚至导航。 

该地点现在能够 24X7 运行，无需干预。它可以自主充电并动态地围绕新障碍重新规划。 根据官方数据，Spot机器人迄今为止已覆盖1,000多家客户。 

Spot 服务于一系列行业，包括制造业、能源和自然资源、建筑、学术和教育以及政府。 

继现代之后 完成交易 为了收购波士顿动力公司，它拥有该公司80%的股份。软银通过其附属公司之一控制着其余 20% 的股份。 

现代汽车公布了综合 财务报表 2022 年 21 月 2023 日公布的 6,126,969 年业绩。2022 年公司收入为 3,782,498 百万韩元，较 2021 年的 2022 百万韩元大幅增长。7,207 年支付的股息为 XNUMX 亿韩元。 

2. ABB收购SevenSense：开发受自然启发的机器人的突破

ABB，另一家全球机器人巨头，最近被收购 Sevensense，一家瑞士初创公司 专门致力于提高工业机器人的移动性。更具体地说，SevenSense 开发并制造传感器和人工智能驱动的机器人系统，这些系统具有眼睛和大脑功能，可以在工厂周围操纵，走遍整个工厂空间。 

该解决方案将不再局限于通常利用固定磁条的供应生产线。这些机器人可以以每秒 2 米的速度移动 1.5 吨物料。他们配备了六个摄像头。 ABB 机器人和离散自动化主管 Sami Atiya 表示： 

“在旧系统下，当你需要改变100米的生产线，例如增加一个新的生产单元时，不可能转移机器人。现在我们可以轻松做到这一点。”

根据最新 可用的财务报告，ABB年收入为29.4美元 2022 年将达到 28.9 亿美元，而 2021 年将达到 XNUMX 亿美元。

3. 雅马哈的受人类骑手启发的摩托车机器人

不仅是海洋动物和我们的四足朋友，机器人也从我们人类身上汲取灵感。雅马哈独特的项目， 摩托机器人，旨在创造一个理想的人形机器人来操作未经修改的自主使用车辆。 Motobot 可以通过获取车速、发动机转速、机器姿态和类似参数的数据来自主操作车辆。 

雅马哈 未来计划为Motobot赋能高精度GPS、传感器等，使其具备机器位置识别能力，更审慎地根据赛道最佳路线和摩托车性能极限做出决策。 

为了开发 Motobot，雅马哈与全球领先的研究机构 SRI International 合作。我们的愿景是从积极开发 MOTOBOT 的底层技术中汲取灵感和知识，例如机器人控制和人机界面创建。 

根据最新的 2022 财年年度报告，雅马哈的收入为 超过408亿日元 当年核心营业利润为43亿日元。 

无尽的发展清单

在我们有限的时间里，我们可以讨论多个改变游戏规则的实例，其中机器人技术从大自然中获得了重要的灵感。然而，对现有研究出版物的调查显示，这只是冰山一角。机器人技术作为学习、研究、开发和应用的一个流派，已从自然界中汲取了大量的经验，并将继续如此。 

例如，机器人无人机的灵感很大程度上来自于鸟类。不仅在飞行机制方面，鸟类还启发无人机在恶劣天气和强风中有效飞行。 

潜水鸟类导致了 水上微型飞行器 (AquaMAV) 在伦敦帝国理工学院的空中机器人实验室。这些 AquaMAV 可以高速潜入水中、弹出并通过喷射器排出水。这些解决方案可用于多种情况，包括收集水样以执行救援任务或水下勘探。

蝴蝶启发微型机器人拥有一种特殊类型的翅膀结构，可以帮助它们飞得更远并避免发生事故。 

波士顿动力公司（Boston Dynamics）是我们已经讨论过的公司之一，它有另一款名为 Atlas 的机器人，它是一个 智能双足人形机器人. 

Jessiko 是一个水下机器人，它使用鳍在水中移动。 DelFly Micro 是一款重 3.07 克的扑翼机器人，从它的名字就可以看出，它的灵感来自于苍蝇。世界还见证了受海龟启发的 3D 打印四足软机器人的出现。 

大自然有数以百万计的动物和昆虫。这些动物和昆虫的进化能力使它们能够做出惊人的事情。人类也不例外。了解这些身体如何工作将为机器人带来许多机会。 

许多需要人类前往危险地方的任务都可以通过这些机器人来完成。这些机器人不仅可以完成这些任务，而且可以以更高的速度和效率、更高的技巧和准确性来完成这些任务。它可以帮助执行许多重复性任务，为人类大脑创造更多时间去做它最擅长的事情：构思和创造新事物以推动文明前进。 

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