人工智能仿生机器人目前问题分析
仿生机器人研究目前存在诸多难题。仿生机器人诞生到发展短短数十年,积累的研究成果已经非常丰硕,开辟了机器人领域独特的技术和研究方法,但由于其学科的交叉性,“仿生”机器人仍然存在诸多问题。
从生物机理来讲,对其揭示不够,模型构造过于简单。通过对生物机理的研究,可以揭示生物自身的功能,为仿生机器人的研究提供依据,但由于生物体本身是一个非常复杂的系统,其神经、骨骼、肌肉等构造以及其运动功能细节非常繁琐,目前所建立的模型远远不能模拟生物的控制过程及反映过程。
仿生结构设计与生物结构的合理性和精巧性相去甚远。在运动方面,生物的结构刚柔并济,使其自身具有灵活性、高效性和轻量化等特点,增强了其自身的运动性能和环境适应能力。而现在的仿生机器人多为刚性结构,其重量、尺寸与生物的差距也较大,因此无法对机器人机构提供有效的设计原则。
高性能新型仿生材料研究不足,已有研究成果应用领域过窄。目前的仿生材料研究在生物力学和工程力学的衔接点、许多天然生物材料的模型抽象、仿生材料的设计制备方法等方面还有待于进一步研究。而仿生机器人材料大多采用钢、铝、塑料等常规材料,无论刚度、柔性、韧性以及减阻性与生物自身差距很大,使得仿生机器人性能降低。
控制方法较传统,神经控制、肌电控制等仿生控制方法突破不够。生物良好的环境感知能力也是仿生机器人研究的方向之一。生物可以通过视觉、听觉、嗅觉等感官系统时刻对周围环境进行感知并做出准确的判断,以适应复杂多变的环境。而现有的仿生机器人还无法准确的模拟生物的感知特性,对周围环境的感知能力存在精度较低、反应时间较长、对复杂环境的感知准确性不足等问题。
我们认为,仿生机器人的驱动力主要来源于两个方面:一是个人/家庭服务的需要,例如,目前在西方国家,机器人宠物十分流行,仿人机器人的出现,可以弥补劳动力不足,解决老龄化的家庭服务和医疗服务等;二是执行特殊任务,比如,仿麻雀机器人可以担当环境检测的任务等。其关键技术在于机器人对外界环境的识别和处理,随着人工智能技术不断取得突破,仿生机器人也逐渐开始发展。
来源:国际仿生工程学会
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