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日本水下仿生機器人（日本水下仿生機器人叫什么）

發(fā)布時間：2023-05-25 07:06:14 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 131

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水下機器人的發(fā)展歷程
日本的機器人，到底有哪些功能？日本為何發(fā)展仿生機器人？

日本水下仿生機器人（日本水下仿生機器人叫什么）

水下機器人的發(fā)展歷程

從1953年至1974年為第一階段，主要進行潛水器的研制和早期的開發(fā)工作。先后研制出20多艘潛水器。其中美國的CURV系統(tǒng)在西班牙海成功地回收一枚氫彈，引起世界各國的重視。
1953年第一艘無人遙控潛水器問世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘無人遙控潛水器。特別是1974年以后，由于海洋油氣業(yè)的迅速發(fā)展，無人遙控潛水器也得到飛速發(fā)展。
無人有纜潛水器的研制80年代進入了較快的發(fā)展時期。1975至1985年是遙控潛水器大發(fā)展時期。到1981年，無人遙控潛水器發(fā)展到了400余艘，其中90%以上是直接；或間接為海洋石油開采業(yè)服務的。海洋石油和天然氣開發(fā)的需要，推動了潛水器理論和應用的研究，潛水器的數(shù)量和種類都有顯著地增長。載人潛水器和無人遙控潛水器（包括有纜遙控潛水器、水底爬行潛水器、拖航潛水器、無纜潛水器）在海洋調查、海洋石油開發(fā)、救撈等方面發(fā)揮了較大的作用。
1985年，潛水器又進入一個新的發(fā)展時期。80年代以來，中國也開展了水下機器人的研究和開發(fā)，研制出“海人”1號(HR-1)水下機器人，成功地進行水下實驗。 1988年，無人遙控潛水器又得到長足發(fā)展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。這個時期增加的潛水器多數(shù)為有纜遙控潛水器，大約為800艘上下，其中420余艘是直接為海上池氣開采用的。無人無纜潛水器的發(fā)展相對慢一些，只研制出26艘，其中工業(yè)用的儀8艘，其他的均用于軍事和科學研究。另外，載人和無人混合理潛水器在這個時期也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘，其中 28艘用于工業(yè)服務。
1980年法國國家海洋開發(fā)中心建造了“逆戟鯨”號無人無纜潛水器，最大潛深為6000米?！澳胬述L”號潛水器先后進行過130多次深潛作業(yè)，完成了太平洋海底錳結核調查海底峽谷調查、太平洋和地中海海底電纜事故調查、洋中脊調查等重大課題任務。1987年，法國國家海彈開發(fā)中心又與一家公司合作，共同建造“埃里特”聲學遙控潛水器。用于水下鉆井機檢查、海底油機設備安裝、油管輔設、錨纜加固等復雜作業(yè)。這種聲學遙控潛水器的智能程度要比“逆戟鯨”號高許多。
1987年，日本海事科學技術中心研究成功深海無人遙控潛水器“海鲀3K”號，可下潛3300米。研制“海鲀3K”號的目的，是為了在載人潛水之前對預定潛水點進行調查而設計的，供專門從事深海研究的，同時，也可利用“海鲀3K”號進行海底救護。“海鲀3K”號屬于有纜式潛水器，在設計上有前后、上下、左右三個方向各配置兩套動力裝置，基本能滿足深海采集樣品的需要。1988年，該技術中心配合“深海6500”號載人潛水器進行深海調查作業(yè)的需要，建造了萬米級無人遙控潛水器。這種潛水器由工作母船進行控制操作，可以較長時間進行深海調查。這種潛水器可望在1992年內(nèi)建成，總投資為40億日元。日本對于無人有纜潛水器的研制比較重視，不僅有研究項目，而且還有較大型的長遠計劃。
1988年，美國國防部的國防高級研究計劃局與一家研究機構合作，投資2360萬美元研制兩艘無人無纜潛水器。
1990年，無人無纜潛水器研制成功，定名為“UUV”號。這種潛水器重量為6.8噸，性能特別好，最大航速10節(jié)，能在44秒內(nèi)由0加速到10節(jié)，當航速大于3節(jié)時，航行深度控制在土1米，導航精度約0.2節(jié)/小時，潛水器動力采用銀鋅電池。這些技術條件有助于高水平的深海研究。另外，美國和加拿大合作將研制出能穿過北極冰層的無人無纜潛水器。
中國水下機器人2009年首次在北冰洋海域冰下調查?！按笱笠惶枴笨茖W考察船第21航次就在開始不久的第三航段考察中，“大洋一號”首次使用水下機器人“海龍2號”在東太平洋海隆“鳥巢”黑煙囪區(qū)觀察到罕見的巨大黑煙囪，并用機械手準確抓獲約7千克黑煙囪噴口的硫化物樣品。這一發(fā)現(xiàn)標志著中國成為國際上少數(shù)能使用水下機器人開展洋中脊熱液調查和取樣研究的國家之一。依靠“大洋一號”船的精確動力定位，中國自主研制的水下機器人“海龍2號”準確降落抵達“鳥巢”黑煙囪區(qū)海底，并展開了攝像觀察、熱液環(huán)境參數(shù)測量。
2012年10月，中國首款“功能模塊”理念智能水下機器人問世。哈爾濱工程大學船舶工程學院5人團隊，在指導教師張鐵棟帶領下，依托水下機器人國防重點實驗室，歷時一年自主設計出國內(nèi)首款“多功能智能水下機器人”，首次將“功能模塊”理念應用于水下機器人領域。該款機器人可根據(jù)需要選擇不同模塊隨時“換芯”、隨時變身，可應對各種復雜水下作業(yè)。
這款機器人獲得首屆“全國海洋航行器設計與制作大賽”實物制作類特等獎。該項目中自主研發(fā)應用的永磁式平面磁傳動推進器、永磁式平面磁傳動機械手、改裝水密接插件均屬國內(nèi)首創(chuàng)，具有重要的推廣價值。
2012年日本正在實施一項包括開發(fā)先進無人遙控潛水器的大型規(guī)劃。這種無人有纜潛水器系統(tǒng)在遙控作業(yè)、聲學影像、水下遙測全向推力器、海水傳動系統(tǒng)、陶瓷應用技術水下航行定位和控制等方面都要有新的開拓與突破。這項工作的直接目標是有效地服務于200米以內(nèi)水深的油氣開采業(yè)，完全取代由潛水人員去完成的危險水下作業(yè)。
在無人有纜潛水技術方面，始終保持了明顯的超前發(fā)展的優(yōu)勢。根據(jù)歐洲尤里卡計劃，英國、意大利將聯(lián)合研制無人遙控潛水器。這種潛水器性能優(yōu)良，能在6000米水深持續(xù)工作250小時，比正在使用的只能在水下4000米深度連續(xù)工作只有l(wèi)2小時的潛水器性能優(yōu)良的多。按照尤里卡EU-191計劃還將建造兩艘無人遙控潛水器，一艘為有纜式潛水器，主要用于水下檢查維修；另一艘為無人無纜潛水器，主要用于水下測量。這項潛水工程計劃將由英國；意大利、丹麥等國家的l7個機構參加。英國科學家研制的“小賈森”有纜潛水器有其獨特的技術特點，它是采用計算機控制，并通過光纖溝通潛水器與母船之間的聯(lián)系。母船上裝有4臺專用計算機，分別用于處理海底照相機獲得的資料，處理監(jiān)控海彈環(huán)境變化的資料，處理海面環(huán)境變化的資料，處理由潛水器傳輸回來的其他有關技術資料等。母船將所有獲得的資料。經(jīng)過整理，通過微波發(fā)送到加利福尼亞太平洋格羅夫研究所的實驗室，并貯存在資料庫里。
2015年3月19日，中國自主建造的首艘深水多功能工程船——海洋石油286進行深水設備測試，首次用水下機器人將五星紅旗插入近3000米水深海底，這是國內(nèi)首次用水下機器人將五星紅旗插入近3000米水深的南海。

日本水下仿生機器人（日本水下仿生機器人叫什么）

日本的機器人，到底有哪些功能？日本為何發(fā)展仿生機器人？

1、日本為何發(fā)展仿生機器人？

2014年6月，日本政府出臺《日本復興戰(zhàn)略》，提出要在 “再生的十年”(2013—2022年度) 實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP) 年均名義增長率達到3%、實際增長率達到2%的目標。之后，日本政府火速啟動“機器人革命實施會議”，由安倍首相親自召開。直言要“通過規(guī)制改革實現(xiàn)機器人無障礙社會，確立世界最高水準的人工智能技術”。

（1）解決養(yǎng)老問題

就是在這次首相親自召開的會議上，日本政府把2015年稱為“機器人革命元年”，機器人行業(yè)被稱為“技術創(chuàng)新的象征”，解決少子老齡化社會人手不足的“王牌手段”，也成為日本政府各種振興經(jīng)濟的“高招”和“絕招”。所以，日本是真的押寶機器人產(chǎn)業(yè)，而用來解決“老齡化、養(yǎng)老難”的仿真機器人則是其重中之重。

（2）解決青壯年勞動力問題

日本對于發(fā)展其機器人產(chǎn)業(yè)認識可謂相當深刻。除了面對日益嚴重的社會養(yǎng)老問題，日本高額的人工費用和青壯年勞動力不足也是非?，F(xiàn)實的社會問題。近年來，隨著日本勞動力不足問題日趨嚴重，從大企業(yè)到中小企業(yè)，最基層的基礎勞動力始終是極大的問題，而對機器人的應用繼續(xù)擴大或許是另外一種可行的方案。

（3）日本擁有機器人核心技術和關鍵零部件

其實早在90年代前半期，日本制造的工業(yè)機器人占世界市場的份額一度高達90% 。進入互聯(lián)網(wǎng)時代之后，人工智能、計算機、機器人等技術受到全世界國家的關注，但日本依靠其多年的潛心研究，依然占據(jù)了重要位置。發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，日本具有天然的優(yōu)勢。

具體來說日本的機器人領域在關節(jié)技術、高性能交流伺服電機、高精密減速器、控制器、驅動器等機器人的核心技術方面居世界領先地位，其高精密減速器、力傳感器等的世界市場份額高90% 。與之相比，中國的機器人核心零部件大部分依賴從日本、德國等技術先進國家進口，其中精密減速器的75% 從日本進口，而這些零部件占到機器人整體生產(chǎn)成本的70% 以上。（該數(shù)據(jù)來自中國機器人網(wǎng)）

2、日本的機器人到底有哪些功能？

談到日本的仿真機器人，很多人可能第一印象就是人形機器人。前幾年，價值十幾萬的日本“妻子”機器人一度引發(fā)全網(wǎng)熱議。但實際上仿真機器人卻不僅僅是模仿人類，地球上的、每一種生物經(jīng)過億萬年的進化，某些部位早已巧奪天工，擁有了最合理的結構特點。而仿照這些特點，創(chuàng)造出可以為人類服務的仿真機器人，正是很多科學家一生的追求。

具體來說，仿真機器人可以分為陸面仿真機器人、空中仿真機器人、水下仿真機器人。

（1）路面仿真機器人。人形機器人只是陸面仿真機器人的一個重要分支。嚴格地說起來，類似這樣的分支還有三到四種。這其中，比較出名的是仿真多足機器人、仿真蛇形機器人、仿真跳躍機器人等。這些不同種類的機器人，雖然都可以靈活地活動，卻是模仿自不同的自然界動物。受限于篇幅原因，小編就不一一舉例，大家感興趣可以自己查看下對應的機器人。

（2）空中仿真機器人。如今的無人機已經(jīng)不是新鮮物品，但無人機的飛行原理，你找得到是源自哪種生物嗎？人類雖然可以駕馭飛機，甚至沖出太空，但這種飛行方式完美嗎？地球上有著眾多鳥類和昆蟲，其在飛行形態(tài)、運動方式、能量利用等方面，達到了幾乎完美的程度。飛行器的制造思路，也許就在它們身上。

沒錯，目前人類對于空中仿真機器人的研究還處于初始階段。真正身處大自然的那些飛行精靈，并沒有很好地被科學家破譯。但這也意味著，在空中仿真機器人上，還有巨大的探索和發(fā)展空間。

（3）水下仿真機器人。水下仿真機器人主要是模仿魚類游動，絕大部分機器人都是利用電機控制擺動實現(xiàn)推進，但近些年，這種方式正在不斷被革新，新型仿生材料和仿生驅動被應用于水下機器人，全球地位系統(tǒng)成為了機器人的眼睛。地球中大部分區(qū)域都是水環(huán)境，在水下機器人的利用上，科學家正在不斷突破，相信在不久的未來，會有更多神奇的水下機器人誕生。

3、仿真機器人未來的發(fā)展趨勢

仿真機器人千奇百怪，各有特點，但幾乎無一例外地都會遇到自己的瓶頸，這是因為在基礎層面上，很多通行的問題并沒有獲得突破?？偟膩碚f，問題主要集中在材料、控制、能量轉化上。

（1）物理材料不等于生物材料。物理材料完全不同于生物材料，尤其是在生物減阻、自潔、抗疲勞等方面。生物力學和工程力學是兩種不同的學科，如何能找到一個完美的結合點，將結構、驅動、材料一體化方，或許是打開機器人大門的必備鑰匙之一。

（2）更精純地使用能量。當前階段，科學家對生物能量轉換機理研究不深，各類機器人的能量轉換效率很低。人造的仿真機器人往往需要大量的耗能，這與生物身上超高的能量轉化率相比，完全不在一個數(shù)量級上。

（3）微觀控制。機器人絕不是笨重的代名詞，未來的機器人反而會越來越靈活。像變形金剛那樣的大家伙看起來威猛，但絕不會是主流。相反，微觀控制是機器人發(fā)展的下一個重要突破點。目前，眾多仿真機器人的控制方式依然很傳統(tǒng)，更談不上更精細的神經(jīng)控制、機電控制，但在未來這是必須要攻克的難題之一。

科學狂人馬斯克就致力于腦機的研究，希望利用腦機技術，讓大腦和芯片“人機合一”，實現(xiàn)思維不滅。而這種研究發(fā)展也遵循著由宏觀向微觀發(fā)展的原則，仿生學的終極研究，或許還在仿人上。

4、結語

仿生學的研究，必然會不斷深入下去，其產(chǎn)生的研究成果，也將會在生活的各方面造福人類。以萊特維健為首的Wlnad就是很好的例證，或許在未來，我們能看到長壽城市的誕生。隨著科技的不斷發(fā)展，未來的精工機械可能都會慢慢向人工智能甚至是仿生學發(fā)展。而進化了幾千萬年的各種動植物昆蟲，真的會是人類最好的老師。

道法自然，在仿真機器人的道路上，人類還有很長的路要走。也許在不遠的未來，每個人都會有一款體貼的女或男機器人陪伴成長。

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