机器人如何从大自然中汲取灵感

从科幻小说家的娱乐对象到人类社会的发展工具，机器人和机器人技术走过了漫长的历程。 

在 2016 年至 2028 年期间，全球机器人市场预计将从近 100 万台增长到近 100 万台。 $ 230 亿美元至超过 $ 450 亿美元.在机器人技术诞生之初，人们认为这种技术仅限于工业领域。 

相反，现在一半以上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行业、化工行业、电气/电子行业、食品行业、医疗行业等。更具创新性的是，机器人供应商正在确保其在农业、家务劳动和娱乐等传统领域的应用。 

诚然，机器人技术在许多传统领域发挥了变革性作用，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技术可以从大自然中汲取灵感的场景。 

生物启发型机器人如何从旋涡甲虫中自我充实

旋甲虫被称为世界上游泳速度最快的昆虫，其加速度可达每秒 100 米，最高速度可达每秒 100 个体长，准确地说，是每秒 1 米。但它们是如何达到这样的速度和加速度的呢？

他们的飞行策略是 研究人员 并发表在《当代生物学》杂志上。该研究的题目是《旋甲虫利用基于举力的推力实现最快的昆虫游泳》。 

研究使用了两台高速摄像机，从不同角度同步拍摄。输出的视频详细描述了飞行机制：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。这种机制有助于消除阻力，带来更大的动力，从而提高速度。 

这一发现为何重要？虽然确实已经在大型生物体中发现了基于升力的推力，但这项研究表明，这种现象适用于低至 1 厘米的长度尺度。 

据农业与生命科学学院生物与环境工程系助理教授克里斯-罗（Chris Roh）介绍，这一发现对生物启发机器人技术和其他工程领域提出了启示，即首先要确定正确的物理学原理，然后在创建机器人技术时尽量保留这种物理学原理。 

更具体地说，Roh 认为这种现象可以用于开发无人驾驶的机器人船，利用旋翼的升力推进机制，这种船可以更小更灵活。美国正在开发这种不受船员接待限制的船只。 

这项研究让我们对机器人技术有了新的认识。我们总是有可能从大自然中汲取灵感，并通过逆向工程将其转化为 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体机器人技术的未来

由意大利比萨圣安娜生物机器人研究所教授塞西莉亚-拉斯基于 2016 年创建。 受章鱼启发的机器人 它非常灵活，能对环境做出反应，其灵敏度和准确性远远超过了当时开发的大多数其他软体机器人。用拉斯奇的话说

"这一相对较新的研究领域有可能颠覆我们对机器人的能力以及它们在哪些领域可以发挥作用的看法"。

这种机器人所需的计算能力要低得多，而且更擅长在崎岖的地形上移动，它可以吸入液体，然后将其排出体外。它可以用八条腿在波涛汹涌的海床上匍匐前进。 

该机器人采用电活性聚合物制造，通电后会变形。2016 年初，该机器人在地中海成功进行了测试。它的开发有助于 软机器人领域 从那时起，我们取得了更大的进步。 

有一次，是在 2017 年、 哈佛大学发明了八爪鱼机器人这是一个软体机器人，其所有机械部件均由类似的软体系统取代。它采用 3D 打印技术，并通过气体燃料气动装置提供动力和运动控制。 

除了受章鱼启发开发的机器人外，生物启发机器人还模仿了其他动物。例如，洛桑联邦理工学院的工程师们开发了一种模仿蝾螈运动的机器人。 

另一个研究小组从蛇身上汲取了灵感。由于蛇具有在复杂和错综复杂的地形中穿行的特性，这些机器人可能会在太空探索中大显身手。 

Pleurobot 和 Snakebot：让复杂动作成为可能的机器人技术

"(《世界人权宣言》) Pleurobot 汲取灵感 蝾螈的动作。它有一个独特的脊椎，可以帮助机器人在水中滑进滑出。它有 11 节脊柱。在视觉方面，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之互动的方式。 

通过机器人模仿蝾螈的动作是一项重要突破，因为蝾螈可以通过相同的动作从爬行到行走再到游泳。它只是改变了速度。当这种创新在机器和机器人中得到应用时，将被证明是变革性和革命性的。 

蛇形机器人则是卡内基梅隆大学一群研究人员的心血结晶。他们的目标是开发一种机器人，能够模仿蛇的动作，在困难的地形、瓦砾堆和障碍物周围爬行。该机器人长 37 英寸，直径 2 英寸，有 16 个关节。据最新报道，美国国家航空航天局已在其太空探索项目中部署了这种机器人。 

有了这些发展和更多的发展，从大自然中汲取灵感的机器人，也被称为生物启发机器人技术，已经变得非常重要。麻省理工学院是世界上最令人钦佩和尊敬的工程学习机构之一，它有一个 生物启发机器人学课程 隶属于机械工程系。 

该课程旨在鼓励 "跨学科的生物启发设计方法，重点是提取适用于各种机器人研究领域的原理，如机器人、假肢和人类辅助技术"。

不仅大型机构对此感兴趣，大型科技公司也正以极大的热情投身于生物启发机器人技术。例如，波士顿动力公司（Boston Dynamics）于 2021 年被现代汽车以 11 亿美元的交易估值收购，该公司开发了一种复制狗的机器人，可以完成许多艰巨的任务。这个四条腿的机器被命名为 Spot。 

1.波士顿动力公司的 Spot：模仿狗的四脚机器人

发展得像一个 无头黄狗，现货，由 波士顿动力公司它可以爬坡和走楼梯。该设备售价为 $74,500 美元。它的用途很多，可以检查工厂、建筑工地和危险环境，可以爬楼梯，甚至可以在楼梯上导航。 

现在，该观测点能够全天候运行，无需干预。它可以自主充电，并围绕新的障碍物动态重新规划。 官方数据显示迄今为止，Spot 机器人已惠及 1,000 多家客户。 

Spot 服务于各行各业，包括制造业、能源和自然资源、建筑业、学术和教育以及政府部门。 

现代汽车之后 完成交易 在收购波士顿动力之前，软银拥有该公司 80% 的股份。软银通过其一家关联公司控制着其余 20% 的股份。 

现代汽车公布了其合并 财务报表 2023 年 3 月 21 日，公司发布了 2022 年营业额报告。2022 年，公司赚取了 612.6969 万韩元，比 2021 年的 378.2498 万韩元有了大幅增长。2022 年支付的股息为 72.07 亿韩元。 

2.ABB 收购 SevenSense：在开发受自然启发的机器人方面取得突破

ABB全球机器人技术的另一佼佼者，最近收购了 瑞士初创公司 Sevensense 该公司专门致力于提高工业机器人的机动性。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，可以在工厂周围进行机动操作，从而走遍整个工厂空间。 

这些解决方案将不再局限于通常利用固定磁条的供应生产线。这些机器人能以每秒 1.5 米的速度搬运 2 吨材料。它们配有六个摄像头。ABB 机器人技术和离散自动化部门主管 Sami Atiya 表示："这些机器人可以以每秒 1.5 米的速度移动 2 吨材料： 

"在旧系统下，当你需要改变一条 100 米长的生产线，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"。

根据其最新的 现有财务报告, ABB 的年收入为 $29.4 美元 2022 年为 10 亿美元，而 2021 年为 $289 亿美元。

3.雅马哈受人类骑手启发设计的汽车机器人

不仅是海洋动物和我们四条腿的朋友，机器人也在向我们人类学习。雅马哈的独特项目、 MotobotMotobot是一种理想的仿人机器人，它可以在未经改装的情况下自动驾驶车辆。Motobot 可以通过获取车辆速度、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 公司计划为 Motobot 配备高精度 GPS 和传感器等设备，使其具备机器位置识别能力，从而更谨慎地决定赛道的最佳路线和摩托车的性能极限。 

为了开发 Motobot，雅马哈与全球领先的研究机构 SRI International 建立了合作伙伴关系。我们的愿景是从开发 MOTOBOT 的基础技术（如机器人控制和人机界面创建）中汲取灵感和知识。 

根据雅马哈最新发布的 2022 财年年度报告，雅马哈的营业收入达到了 1.5 亿美元。 超过 4 080 亿日元 年核心营业利润为 430 亿日元。 

无尽的发展清单

在我们有限的时间里，我们可以讨论机器人技术从大自然中汲取重要灵感的多个改变游戏规则的实例。然而，对现有研究出版物的调查显示，这只是冰山一角。机器人技术作为一种学习、研究、开发和应用流，已经从大自然中汲取了大量灵感，并将继续如此。 

例如，机器人无人机的灵感主要来自鸟类。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。 

潜水鸟导致了 水上微型飞行器（AquaMAV） 在伦敦帝国学院的空中机器人实验室。这些 AquaMAV 可以高速潜入水中，然后弹回水面，并通过喷射器将水排出。这些解决方案适用于各种情况，包括收集水样以执行救援任务或水下勘探。

蝴蝶给微型机器人带来了灵感，它们拥有一种特殊的翅膀结构，可以帮助它们飞得更远，避免发生意外。 

波士顿动力公司（Boston Dynamics）是我们已经讨论过的公司之一，该公司还有一款名为 Atlas 的机器人。 智能双足类人. 

Jessiko 是一款水下机器人，它使用鳍在水中穿行。DelFly Micro 是一个重 3.07 克的拍翼机器人，从它的名字就可以看出，它的灵感来自于苍蝇。世界上还出现了以乌龟为灵感的 3D 打印四足软体机器人。 

大自然中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做出令人惊叹的事情。人类也不例外。了解这些身体是如何工作的，将为机器人带来许多机会。 

许多需要人类前往危险地点的任务都可以通过这些机器人来完成。这些机器人不仅能完成这些任务，还能以更快的速度、更高的效率、更高的精细度和准确度完成这些任务。它可以帮助完成许多重复性的任务，从而为人脑创造出更多的时间来做它最擅长的事情：构思和创造新事物，推动人类文明向前发展。 

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