資本實驗室·今日創新觀察

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

儘管人類已經藉助科技的力量改造了世界，但許多技能仍然爲人類所不擁有，很多惡劣的環境仍然是人類的禁區。而經過大自然的“公平選擇”，使得某些生物具有我們所不具備的獨特“技能”“，也適合在人類難以觸及的地方生存。

那麼，能否以大自然爲師，如何向其他的生物學習，以提高我們在這個星球上的適應能力，並探索更多的未知世界？正是對這一問題的回答催生了仿生科技。

近年來，仿生科技正在快速發展，尤其是在機器人行業，從蜘蛛到鳥類，從章魚到蟑螂，各種生物爲技術進步提供了源源不斷的靈感，仿生科技也成爲機器人技術發展最快的領域之一。

以下是11款典型的仿生機器人。雖然其中有部分產品還處於試驗階段，但這種探索將是未來各種行業應用必須走出的一步。

1.翻滾機器人BionicWheelBot

德國自動化技術廠商Festo推出了一款仿生機器人BionicWheelBot。該機器人模仿一種生活在撒哈拉沙漠的蜘蛛，這種蜘蛛不僅能在地面正常行走，還能翻滾着前進，在平整的地面上，其翻滾的速度是行走速度的兩倍。

BionicWheelBot模仿了這一運動模式。在一些複雜的地形中，它能夠彎曲機器腿，使車身變成車輪的形狀。而在滾動模式下，機器人比大多數腿式機器人移動得快得多。

該機器人目前還沒有投入實際應用，但在未來，這一模型預期可以裝備到具有高度運動靈敏性的平臺。

2."特工"機械魚

瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員發明了一種微型機器魚，可以與斑馬魚魚羣一起游泳。該機器魚長7釐米，其顏色、形狀、比例和條紋圖案都與斑馬魚相似。

爲了讓機器魚融入魚羣，研究人員研究了魚類的行爲，包括線速度、加速度、振動、尾部運動節奏，魚羣規模以及個體游泳距離等。

通過與斑馬魚羣共同游泳，機器魚就像一名特工一樣，可以學習魚類的交流與運動方式，並改善其游泳機制。

3.外骨骼機器手臂Guardian

美國機器人Sarcos公司最初是一家生物工程機構，2000年開始研究外骨骼和機器人技術，並開發了兩款外骨骼機器人：Guardian GT和Guardian XO。

Guardian GT是一套可以安裝在移動基座上的大型機器人手臂。操作人員可將他們的手臂通過旁邊主控制器，經由手臂和手指移動對機器人進行遙控操作。Guardian GT的兩隻機械手臂有2.3米長，可以舉起454公斤重物。

Guardian XO是爲提高力量和耐力而設計的更傳統的外骨骼套裝。這套外骨骼裝置還有升級版本XO Max。兩款產品預計將在2019年上市。

該公司還設計出了一款蛇形機器人Guardian S，可以深入到地震現場，搬運坍塌的材料，並救尋傷者。

目前公司設計的多款外骨骼產品已經在軍工、航空、航海、安全等多個領域得到應用。

4.3D打印仿真機器鳥RoboBird

在機場上空，鳥類對飛機起飛和降落都構成了很大的威脅。

荷蘭公司Clear Flight Solutions通過3D打印製造出兩種鳥形機器人（機器老鷹和機器遊隼），可以在不借助潛在有害網狀物或噪音發射裝置的情況下有效地嚇跑較小的鳥類。

機器遊隼身長58cm，翅展長度120cm，機器老鷹則比機器遊隼大了一倍。這兩款機器人在空中的飛行速度可達80km/h, 需要工作人員手動遙控操作。

5.清理太空垃圾的機器人

對於宇航員、太空飛船而言，遺留在太空中的垃圾是非常大的威脅。斯坦福大學和美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的研究團隊聯手設計了一款能夠抓取並處理太空垃圾的機械裝置。

研究團隊開發的是一種使用壁虎靈感粘合劑的夾具，夾具可以在太空中快速抓住物體。該機器人受到壁虎腳部的啓發。

6.六足機器蜘蛛HEXA

中國機器人公司Vincross設計了一種消費級全地形六足機器人HEXA。HEXA配備了紅外和激光傳感器、攝像頭、圖像視覺、三軸平衡、Wi-Fi以及雙核ARM 9處理器等，並支持無線充電。

該機器人被設計成一個平臺而不是成品，可以通過各種擴展接口，連接更多傳感器。HEXA採用Linux操作系統，並開放了各種軟件接口。開發者可以自行編寫機器人應用，讓其完成各種複雜任務。普通用戶也可以通過模擬器進行動作設計。

7.蝠鱝機器人MantaDroid

新加坡國立大學的科學家研發了一種會游泳的機器人MantaDroid，該機器人長35cm，寬63cm，重0.7kg，可以以每秒0.7米的速度在水下“飛行”，一次充電可持續遊動10小時。

通過模仿蝠鱝，MantaDroid可以快速遊動。不同於使用螺旋槳的海底無人機，該機器人幾乎沒有聲音，可以減少對海洋生物的干擾。該機器人可以用於檢查海底基礎設施，以及檢測人類無法達到區域的環境污染狀況。

8.機器人蟑螂HAMR

哈佛大學微型機器人實驗室推出了HAMR系列四足機器人，最新款HAMR-F機器人只有4.5cm大小，行動速度可以達到17.2cm/s。

HAMR可以大幅度轉動並高速運轉、爬升、攜帶有效載荷，並且長時間不受損傷地存活。真正的突破是它的移動方式，每條腿都有兩個致動器，象蟑螂的關節一樣緊密相連，使其能夠騰空而起，甚至能雙腳騰空保持穩定。

9.機器魚SoFi

麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室（CSAIL）的研究人員開發了一款軟體機器魚SoFi。

機器魚的背部和尾部由硅膠和柔性塑料製成，通過一個泵以交替順序將水送入兩個隔膜的方式實現魚尾的左右擺動，從而使其能以近乎自然的方式在水中游動。SoFi的頭部由3D打印而成，並配備了魚眼鏡頭，可以捕捉水下其他魚類的高分辨率照片和錄像。

10.軟體章魚機器人

意大利聖安娜高等學院的Cecilia Laschi教授是軟體機器人領域的領導者。她開發了一種可以像章魚一樣在水中和海牀上移動的機器人。

機器人可將水吸入體腔內並像噴氣式飛機一樣在水中移動，還可使用其柔軟的觸手在不平坦的海底爬行。目前這種機器人概念主要用於製造業，其機械臂非常適合於重複性的、需要精確度的工作。

11.配備生物視覺傳感器的機器人

傳統相機可以幫助無人機確定或修訂自己所在的位置，但需要充足的光線纔能有效發揮作用。依靠相機視覺的無人機也會因飛行速度過快，造成圖像畫面模糊，從而導致視覺算法失去作用。

爲此，蘇黎世大學和瑞士國家機器人能力研究中心(NCCR)的研究人員爲無人機提供了一種全新的視覺方式。他們受生物視覺啓發而發明的相機被稱爲“基於事件的相機”，採用生物視覺傳感器，可輸出像素級亮度變化，而不是標準強度幀。有了它，無人機就能夠輕鬆應對高速運動，以及接近黑暗的環境。