日本東京工業(yè)大學研究的仿生機器人有多科幻。
整體動力拋棄了以往的電機齒輪結(jié)構(gòu)，仍然依靠高科技人工肌肉和人工骨骼。眾所周知日本在機器人領(lǐng)域算得上世界一流，這樣說不是沒有道理的，首先我們都知道日本在科技領(lǐng)域時常不走尋常路，世界上最高的機器人高達就出自日本之手，雖然高達不像科幻片中的角色一樣，擁有靈活的機械結(jié)構(gòu)。
在人形機器人方面也是出類拔萃（并不是在稱贊、科技本無國界），機器人面部表情、也屬于世界上最早進入研發(fā)時代的國家。提起機器人研究，現(xiàn)如今幾乎全球各大國都有研究，必定機器人現(xiàn)如今無論工業(yè)還是建筑業(yè)都有運用，甚至未來可能會100%為人類服務(wù)。
在我們印象中機器人最為靈活的應屬于美國波士頓動力研究出的可以跳舞翻滾機器人，曾經(jīng)還參演了某科幻電影機器人管家的角色，它們甚至可以做到模仿人類行走、摔跤、翻滾、跑步等人類才擁有的復雜肢體動作，這些高度仿生機器人無論如何仿生人類，整體肢體動作結(jié)構(gòu)看起來還是機充滿朋克械感，必定屬于螺絲打螺母的金屬與其它合成物結(jié)構(gòu)，是肯定無法比擬人類運動時肌肉帶來的動作流暢感，所以螺絲螺母與肌肉帶動骨骼的動作還是差距很大的。
仿生機器人這一問題目前正在被日本東京工業(yè)大學研究攻克，東京工業(yè)大學正在打破原有機器人電機齒輪驅(qū)動的傳統(tǒng)模式，也有業(yè)內(nèi)界人士表示懷疑仿生機器人存在方向錯誤。
那么東京工業(yè)大學研究出的仿生機器人是如何做到天馬行空的，不搭載電機齒輪的機器人卻能夠動了起來，早在2014—2017年的時間段，東京工業(yè)大學曾經(jīng)就向外界透露過已經(jīng)成功研制出高仿真人類肌肉纖維管，在當時的確沒有引起太大的關(guān)注度。
據(jù)了解在如今仿生科學領(lǐng)域，已經(jīng)成功出模擬出生物身上的運動系統(tǒng)特性，似乎并不是什么能夠吸引人眼球的奇聞了，該大學卻將這一項研究成果做出了成果，一經(jīng)發(fā)布就引發(fā)了行業(yè)人士的關(guān)注，很多人似乎覺得令人難以置信，既然這所大學可以研究出模仿人類肌肉纖維的纖維管，并且可能依靠人造肌肉來提動力給仿生機器人運動力。
震撼的是該仿生機器人框架結(jié)構(gòu)幾乎是以人體骨骼結(jié)構(gòu)為原型制造出來的，業(yè)界人士認為除了人造肌肉、其他框架結(jié)構(gòu)沒什么特別的科技含量，所以機器人的高科技屬于機器人身上的人造肌肉纖維。
其實這項科技早在20年前的科幻片中就出現(xiàn)過，片中的機器人就擁有著高科技神經(jīng)肌肉系統(tǒng)，并且靈活度不亞于人類、力量強勁戰(zhàn)斗力爆表。雖然當時該片評分并不高，但是劇情中的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)機器人，影視劇中的機器人后來可能就成為了如今神經(jīng)系統(tǒng)機器人的參照物。讓人們驚訝的是神經(jīng)肌肉系統(tǒng)可以與機器人融合，雖然目前初級機器人看著十分粗獷，必定該機器人還屬于最初設(shè)計試驗階段。
回到正題該大學的研究人員團隊研發(fā)出了納米級的網(wǎng)狀合成纖維并且連接在1.2毫米特殊材料軟管上，數(shù)百根特殊纖維軟管合并在一起后就像極了人類肌肉組織，在通過初級類似韌帶的連接組織和肌肉組織連接在一起后，就形成了整個肌肉組織的整合，最后與機器人框架連接在一起后，機器人的整體就成型了、并且像極了人體骨骼和肌肉相互融合的樣子，當機器人整體結(jié)構(gòu)完成后可以做到踢球、抬胳膊、抬腿動作等。
該機器人還屬于初級階段肯定會有很多不足之處，就如整體框架結(jié)構(gòu)還需要依靠一根牽引鋼絲才能保持平衡和站立，動作也顯得有些不協(xié)調(diào)和動作精確度也沒有傳統(tǒng)機械機器人準確，由于結(jié)構(gòu)屬于仿人體框架結(jié)構(gòu)動作幅度也會出現(xiàn)隨機性。就如我們?nèi)祟惐旧矶紩X得很多時候自己的手腳也會出現(xiàn)隨機性，精準度也會出現(xiàn)相對的偏差。
傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)機器人屬于接口固定和齒輪電機轉(zhuǎn)速數(shù)固定，精準度穩(wěn)定性相對較高。就如我們常見的手機生產(chǎn)線機器人手臂，精準度、穩(wěn)定性、速度等已經(jīng)遠遠超過人類的手臂。我們?nèi)祟惾缫龅竭@一點需要相當長的時間訓練，讓肌肉記憶細微差距。
所以很多業(yè)界并不看好肌肉系統(tǒng)機器人，但是人類科技遲早會促使人類科學家腦洞大開，相應的時間段必定將放棄傳統(tǒng)機器人，越是讓科幻接近現(xiàn)實、研究仿生機器人的步伐是不可能停止的。從該大學技術(shù)團隊的仿生機器人來看這也屬于人類科技邁出的一大步，畢竟科技都是基于零開始后的無限放大。
接下來聊聊人造肌肉系統(tǒng)的工作原理。
人造肌肉也被稱為仿生肌肉屬于非有機體，人造肌肉概念早在上世紀40年代就已有科學家有所研究，因為當時的技術(shù)不過當時只是一個大概的課題，研究進展還在突飛猛進的進展中，現(xiàn)如今由于特殊聚合體材料和智能材料的出現(xiàn)，也給予了人造肌肉真正的發(fā)展空間。
人造肌肉就是一些形變材料在通電或者化學反應后表現(xiàn)出伸縮、彎曲、扭動的形變能力，這些形變材料在活動時與肌肉伸縮式的結(jié)構(gòu)極其相似，所以才被研發(fā)者們稱之為人造肌肉。
這些新型人造肌肉形變材料，屬于高分子材料也被叫作電活性聚合物，電活性聚合物的主要特性分為離子型和電子型。電子型電活性聚合物是通過直流電場直接使材料發(fā)生形變反應，其缺點是收縮時也需要較大的電壓來使材料恢復原狀。
離子型電活性聚合物就不同了，該聚合物是由兩個電極和電解液組合體，當通電后會根據(jù)離子的偏移來改變形變，唯一的缺點就是使用時需要保持相應的濕潤度才能產(chǎn)生形變能力，一旦滿足不了該條件聚合物形變過程可能會變得不可控。
這就是為何東京工業(yè)大學是通過一些特殊管狀物來約束這些聚合物，當架構(gòu)完成就能控制機器人框架運動，所以最終還是依靠電活性聚合物材料才能讓機器人框架活動起來。相信未來的某一天，隨著更高科技的聚合物誕生、人造肌肉也會更加靈活自如，那時仿生機器人就可以做到與真人差別不大的人造肌肉機器人。
