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2019-09-04 14:52:30     来源:cnBeta.COM

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据外媒报道,来自哈佛大学韦斯生物启发工程研究所、哈佛John A.Paulson工程与应用科学学院(SEAS)和纽约市立大学柏鲁克分校的研究人员近日开发出了一种超柔软的机器人抓手,可以在不伤害水母和其他海洋动物的情况下抓住和释放它们。


哈佛大学研究员开发出超柔软机器人抓手,可安全捕捉海洋动物


海洋生物学家和其他科学家对水母的解剖学和生理学十分感兴趣,但是在深海中研究水母是很棘手的,因为它们的身体里95%都是水分,就像果冻一样脆弱。这使得收集和处理它们变得困难,因为传统的机器人操纵器及其坚硬的钢爪并不能如此轻易地抓住水母。


近年来,哈佛大学和其他科研机构的研究人员开发出了一系列的柔性抓手,可以通过深潜水生物学家用来收集容易受伤的海洋生物。不幸的是,许多种类的水母都是如此脆弱,抓住它们需要特别柔软的机器人抓手。


根据哈佛团队的说法,新的超软抓手由六个“手指”组成,这些“手指”由平面的面食状硅胶制成,内部有一个中空通道,粘合在一层柔韧而坚硬的聚合物纳米纤维上。它们连接到3D打印的塑料手掌上,将水泵入其中。当通道填满时,每个通道的压力仅为0.0455 kPA。这不到人眼睑压力的10%。


为了进行测试,该团队开始在实验室水箱中使用人工硅胶水母来研究抓手的基本功能,以及其捕获水母的精度,定位以及最佳角度和速度。在新英格兰水族馆进行的测试中,抓手被用于捕捉和释放高尔夫球大小的海月水母,蓝鲸脂水母等水母,结果表明抓手可安全捕获这些动物。


“海洋生物学家长期以来一直在寻找一种复制人类手部温和性的工具,与来自难以接近的环境中的水母等微妙动物相互作用,”纽约市立大学柏鲁克分校生物与环境科学教授David Gruber说道。“这种抓手是不断增长的软体机器人工具箱的一部分,它有望使水下物种收集变得更容易和更安全,这将极大地提高对数百年来研究不足的动物的研究速度和质量,给我们一个更全面地了解构成我们海洋的复杂生态系统的机会。”


该研究成果发表在《Science Robotics》杂志上。


国产机器人蜕变突围,瞄准中高端市场


2018年,自主品牌工业机器人在国内市场占有率为32.2%,销售同比增长16.2%;外资品牌工业机器人在中国销售同比下降10.98%。


这组数据固然与复杂的市场环境因素有关,但或许多少也离不开这些年国产机器人不断寻求在外资品牌中突围的努力。


在日前举行的2019世界机器人大会上,中国机器人产业联盟理事长曲道奎介绍了一组引人关注的数据:


连续多年高歌勐进的中国工业机器人市场,在2018年不急不慢地踩了下刹车,增速同比下降3.75%。尽管如此,国产机器人依然交上一份令人欣慰的答卷:2018年,自主品牌工业机器人在国内市场占有率为32.2%,销售同比增长16.2%;外资品牌工业机器人在中国销售同比下降10.98%。


这组数据固然与复杂的市场环境因素有关,但或许多少也离不开这些年国产机器人不断寻求在外资品牌中突围的努力。


国内市场遭遇国外品牌强势竞争


放眼全球机器人产业,中国是个不容忽视的巨大市场。


中国电子学会在大会上发布的《中国机器人产业发展报告2019》显示,2019年,中国机器人市场规模预计将达到86.8亿美元,2014年至2019年的平均增长率高达20.9%。


以占比最高的工业机器人来说,作为制造业大国,中国对工业机器人的需求十分旺盛:中国工业机器人市场约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。


但不容忽视的是,中国工业机器人市场这块诱人的蛋糕,目前大约三分之二被外资品牌分走。而起步较晚的国产工业机器人,只能享用剩下的三分之一。


统计显示,2013年自主品牌工业机器人市场占有率为25.9%,到2016年稳步提升至32.7%,2017年份额下降至26.7%,2018年又回升到32.2%。


“外资机器人厂商主要瞄准中高端市场,而很多国产机器人品牌主要面向中低端市场,很难触碰外资品牌的蛋糕。”珞石机器人公司是一家技术驱动型公司,该公司联合创始人兼首席技术官韩峰涛接受科技日报记者采访时一语中的。


韩峰涛告诉记者,机器人属于技术密集型产品,大部分应用也集中在中高端市场。“国内市场对中高端机器人的需求很大。因为国内汽车和手机市场都很大,这两个市场加起来,就占现有工业机器人近70%的出货量。”韩峰涛说,低端市场的需求比较小,销量很难做大,利润也比较低。


哈佛大学研究员开发出超柔软机器人抓手,可安全捕捉海洋动物


“特别是在汽车行业的应用,这是中国本土机器人的短板。”曲道奎指出,其背后可能有两大原因:一方面汽车行业应用的机器人几乎都要求高品质和高可靠性,而国产机器人虽然在这些方面得到很大提升,但和外资品牌相比仍有一定差距;另一方面,汽车行业长期被外资机器人品牌所垄断,它们拥有长期的行业积累和品牌效应,这是国产机器人所不具备的优势。


我国正在中高端机器人研制方面发力


“现在中国机器人市场上,中低端机器人里国产品牌比较多,中高端机器人主要依赖进口。但这个面貌正在改变,中国也在开展一些中高端机器人的研发和制造。”清华大学人工智能研究院智能机器人研究中心主任孙富春接受科技日报记者采访时说。


《中国机器人产业发展报告2019》指出,目前我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标,政产学研用通力配合,初步实现了控制器的国产化。服务机器人的智能水平快速提升,已与国际第一梯队实现并跑。


有些细微变化,在2019世界机器人大会现场就可以体会到。


中瑞福宁是一家关注医疗机器人和养老机器人的机器人公司,它在大会现场展示了一款叫做Ophthorobotics的眼科手术机器人。中瑞福宁机器人公司董事长刘倩介绍,这款眼科手术机器人将用于治疗眼底黄斑病变等眼科疾病,可由医师远程操作,能够在增加患者安全性和舒适性的同时,整体减少手术时间,并降低医务人员人力和手术设施的成本。目前这款机器人已完成动物实验,计划明年开始临床试验。


珞石机器人公司也定位做中高端工业机器人。韩峰涛认为,用中高端国产机器人来替代中国市场上的中高端进口机器人,是非常重要的突破方向。另一个方向则是寻找进口机器人厂商还未关注的应用领域,开拓新的增长点。


例如,中国是全球重要的刀具生产地,珞石机器人公司看准了这个市场,在其研发的六轴工业机器人中融合了力学技术和适配技术,实现了精准力控和柔顺力控功能,从而可以让机器人模仿刀具师傅的手法,给陶瓷和金属刀具开刃。这既可以帮助刀具工厂节省成本,又能保证刀具品质的一致性。


“整个中国制造业都在转型升级,国产工业机器人也一定要跟上节奏,提升品质。”韩峰涛说。


要自力更生也要开放合作


核心技术是我国机器人业内专家反复强调的字眼。


“新材料、核心零部件、主控芯片、操作系统以及自主学习、协同、控制、算法等领域的创造能力已经成为全球在机器人领域竞争的核心要素和专业方向。”中国科协党组书记、中国科学院院士怀进鹏表示。


谈到去年机器人市场增长暂时放缓时,刘倩表示,市场发展放缓反而有利于让大家更好地认识到核心技术的重要性,更深地扎根核心技术。“只要企业具有核心技术研发能力,仍然会被市场所需要。不但现在被市场需要,将来也会。”刘倩说。


韩峰涛告诉科技日报记者,对于机器人相关核心技术,目前国际市场上的分工已比较明确。例如欧洲和日本在电机方面是强项。国际上的机器人大厂商一般会对硬件部分进行全球采购,软件部分则自主研发。


“即便如此,中国还是要进行机器人核心技术的研发,至少攻克一部分核心技术,这样才能在全球化的市场中跟其他强手平等交易,不然很容易被别人卡脖子。”韩峰涛认为。


孙富春也表示,尽管国际上机器人核心技术和核心零部件的研发已形成一定分工,但中国作为一个大国,对于关系国家社会经济发展的核心技术,还是要自力更生,这样才能避免被动挨打局面。


当然,自力更生并不等于闭门造车。


“国内在机器人领域起步比较晚,核心技术研发能力偏弱,而国外一些研发机构已经在这个领域沉淀了十几年甚至几十年,比我们抢先了很多步。”刘倩认为,国产机器人厂商与其盲目地从零开始摸索,不如敞开胸襟进行合作。


据刘倩介绍,尽管中瑞福宁是一家中资机器人公司,但该公司2013年在瑞士成立了联合实验室,开始研发养老机器人;2016年又在瑞典成立自己的公司,建立了研发团队。


“目前中瑞福宁的核心技术研发团队三分之二在国外,三分之一在国内。两年之后将反过来,三分之二的研发团队在国内,三分之一在国外。”刘倩认为,与国外先进研发团队进行技术和人才合作,有利于实现高端机器人产品的研发计划,并迅速推向市场。


哈佛大学研究员开发出超柔软机器人抓手,可安全捕捉海洋动物


“在很多高端机器人研发市场里,已经出现中国人的面孔,特别是一些年轻中国人的面孔。”孙富春对于国产机器人充满期待,他相信,随着时间的推移,国产品牌在高端机器人市场里会占有越来越多的份额。

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