10月26日,在蘇黎世舉行的「全球輔助技術奧運會」(CYBATHLON),又被稱為「半機械人仿生奧運會」,匯集了全球最前沿的仿生技術,涉及義肢、輪椅、外骨骼、腦機介面等多個領域,指在推動人類「輔助技術」的應用創新。今年,中國科學研究團隊創造了佳績,奪取了上肢義肢組冠軍。這是中國科研團隊首次在大賽中奪冠,也打破了往屆義肢組均為純機械式義肢摘冠的紀錄。所謂「賽博化」(Cyborg)的時代,真的來臨了。
中國科學院蘇州醫工所的「90後」博士後胡旭暉帶領著運動員與科研團隊來到蘇黎世,走上了第三屆全球輔助科技奧運的舞台。
中國科學研究團隊在「半機械人仿生奧運會」,奪取了義肢組冠軍。
代表「中國隊」出場的選手是來自蘇州的殘障運動員徐敏。她的右臂是一部白色機械手臂,具金屬光澤的科技美感。比賽一開始,徐敏用其機械手臂連續夾起4樽礦泉水,將其放入箱子內,緊接著提起水箱迅速跑到指定地點,把4樽礦泉水完好的取出放在桌上。整個過程中,其機械手臂都沒碰到塑膠樽身,而是完全精準夾中了樽蓋部分。
接下來,她要用機械臂將一隻茶杯拿起擺放在身後的櫃子上,主要考核機械臂的自適應力控制和力觸覺回饋。仿生手臂需依照杯子的形狀和材質去調整抓力,避免用力過大或過小。徐敏相當敏捷自在地完成了動作。隨後,又再次轉身用機械手臂夾起了碗架上的盤子,同樣輕鬆地將其放入櫃子,這環節考驗仿生臂對盤子重量和形狀的感知,以及對抓力的細微調整。
徐敏透過肌肉刺激操作仿生手臂,完成了物體感知以及力的分配,抓起小物。
之後,徐敏要穿衣服及拉拉鍊。人類的手最精妙的不只在於握力和拉力,而是一系列神經和骨骼、肌肉精密的操控和配合。拉拉鍊、綁釦子,5歲小孩就可辦到的基礎自理動作,對上肢殘障人士而言,卻是巨大考驗,如換成機械手臂來完成,更是一個極複雜大型系統任務,不僅考驗機械手臂辨識拉鍊位置的視覺辨識準確程度,以及調整抓力和動作的自適應力控制。同樣是對仿生技術能否真正下放到民用市場,解決消費者基礎生活需求的考驗,結果徐敏流暢地拉上拉鍊。
接下來,要進行「盲盒抓取」,要求機械手臂深入到一開口處鋪滿尼龍絲的狹小空間,在視線被遮蔽情況下「摸」到物體並取出,仿生手臂需透過觸覺和力道回饋,才能抓取不同硬度的物體,需視覺辨識和肌肉電訊號辨識等精密技術。
儘管難度很高,徐敏一點點地透過肌肉刺激操作仿生手臂,完成了物體感知以及力的分配,成功過關,抓起了鑰匙和小球。
胡旭暉團隊與徐敏最終以90分的優異成績,擊敗法國隊和意大利隊,奪得上義肢組冠軍。
胡旭暉團隊與徐敏最終以90分的優異成績,擊敗法國隊和意大利隊,奪得「半機械人仿生奧運」上肢義肢組冠軍。
這項比賽始於2016年,由瑞士聯邦理工學院發起,旨在推動仿生技術的發展和應用,幫助殘疾人士更好融入社會的國際性比賽。選手使用半機械義肢或仿生設備完成各種挑戰,展示該領域的尖端技術。
今次帶隊出征的胡旭暉,是東南大學機器人感測與控制技術研究所宋愛國教授的「高徒」。2004年,年僅33歲的宋教授就成為東南大學儀器科學與工程學院院長。全球首台人工智慧放射性粒子介入機器人就是宋教授發明的,主要用於醫療領域,特別是癌症治療,透過機器人的精確控制可將放射性粒子直接植入病灶部位,從而大幅提高治療精確性和效果。
東南大學機器人感測與控制技術研究所宋愛國教授。
另「神舟七號」飛船在執行任務時,出現過太空人開艙門困難的狀況。因太空人在失重環境下,會出現鈣流失與肌肉功能退化等生物力學改變的情況,導致太空人肢體出力情況跟地面相差很大。2008年起,宋教授團隊受中國太空人科學研究訓練中心委託,研發高精準度多維力感測器與航太員操作力測量系統。
宋教授對太空站內太空人的13種操作力、36種操作方式,進行了精確的測量,最後研製出航太員在軌操作力的測量感測器和測量系統。另宋教授還解決了高精度多維力感知問題的中國太空站艙外大型機械手臂;還有具輕量化、多功能、自主導航等一系列特點的月球車等。
宋教授還研發了具輕量化、多功能、自主導航等一系列特點的月球車。圖為玉兔號月球車。
今次參賽的運動員徐敏,17歲時在電扇廠上班時,被重達60噸的大沖床壓斷了右小臂。2019年,徐敏從蘇州市殘聯了解到了一個「神奇」裝置需徵求試用者的消息,由此認識了胡旭暉,之後更代表了中國參加半機械人仿生的武林大會。
徐敏因工傷失去了右小臂,2019年成為了胡旭暉研發義肢裝置的試用者。
在今次比賽中,蟬聯穿戴式機器人組冠軍的是來自韓國科學技術院的團隊。他們研發的外骨骼,不僅能讓腿部殘障者恢復行走功能,還能躲避不斷移動的障礙物;獲得視覺識別組冠軍的是來自匈牙利的EyeRider團隊,他們為視覺障礙人士開發了一款適用於iPhone 的APP,解決他們日常生活中的導航、物體識別和顏色識別等需求。另德國弗勞恩霍夫研究所團隊憑著在機械手臂開門、螢幕觸控、拿餐具等環節的優秀表現,摘得了金牌。
而比賽也考慮到了全身癱瘓的病人,比拼「概念技術」的腦機介面,由美國史丹福大學的團隊奪冠,他們利用「腦電波」完成了對電動輪椅、機械臂、計算機遊標等設備的控制。
毛拍手
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中國對農業無人機的廣泛應用,吸引了來自美國等國家的農民追捧,他們爭相採購更實惠的中國產無人機,但美國農場里無處不在的中國無人機,惹來一些美國政客的無端針對。
《南華早報》2日報道注意到,「一些外國政府的懷疑態度,無法阻擋農民們實現農業自動化的願景,中國的農用無人機正遍布鄉村。」
《南華早報》報道截圖。
就在上個月,美國國會兩院相繼通過了新一財年的國防授權法案,將矛頭對準兩家中國無人機企業,打著所謂「國家安全風險」的旗號,擬禁止其在美國市場銷售新的無人機。
「這些擔憂毫無必要。」湖北楚飛農業公司的創辦者王飛說,雖然無人機可以記錄田地的邊界,並確定合適的作業高度,但它們無法瞭解更敏感的細節,比如正在種植的是什麼作物。
他直言不諱道,中國製造商能夠以較低成本生產農用無人機,因此美國農民傾向於選擇中國產品,而非美國國產的替代品。
總部位於深圳的無人機培訓領域頭部企業「全球鷹」創始人余景兵也指出,農用無人機是一項複雜的技術,「農用無人機的飛行環境相對惡劣。長期暴露在高溫、潮濕、具有腐蝕性的低空低速環境中,會對無人機的性能和維護提出更高的要求。」
《南華早報》視頻截圖。
5年前,在成都當農業機械銷售經理的時候,王飛就看到了無人機在農用領域的廣闊前景。於是回到家鄉安陸考察,隨後便創辦了自己的農用無人機公司。
安陸是全國商品糧基地、產糧大縣,常年中稻種植面積達60萬畝。據《南華早報》報道,如今,楚飛農業的服務覆蓋了安陸約40%的農田。得益於無人機在播種、噴灑農藥和化肥上的高效協助,安陸的農作物產量得到顯著提升。
綜合孝感網等報道,王飛後來還聯合了其他幾位回鄉創業的「新農人」,成立了農業社會化服務組織「飛防聯盟」,自購植保無人機幫助農戶開展飛防等作業,廣受當地好評。聯盟作業範圍也隨之從安陸擴展到孝感、隨州等地。
《南華早報》指出,像王飛這樣的成功故事,正隨著中國技術變革步伐的加快而不斷上演。尤其在中國開始將「低空經濟」視作未來經濟增長的新驅動力之際,農用無人機正作為一種先驅性創新被頻繁提及。
從2022年開始,農林植保就已經超過地理測繪,成為國內工業無人機最大的應用領域,佔比超三成。
「低空經濟最大的落地場景就是農業,我們將長期聚焦於農業。」中國大型無人機製造商極飛科技(XAG)以農業無人機聞名,其創始人兼首席執行官彭斌表示,儘管市場也在尋求將無人機技術應用於物流、旅遊和測繪等各個領域,但中國的自動駕駛機隊約98%的飛行時間都與農業有關。
如今,國內農業無人機已經從最初的果樹病蟲害防治功能,到如今的播種、撒肥、吊運等多功能作業,並全面滲透到農、林、牧、漁各個領域,推動了現代農業與低空經濟融合發展。
根據全國農業技術推廣服務中心的數據,2024年全國植保無人飛機保有量25.1萬架、防治作業面積26.7億畝次,均較去年增長近25%,已居全球首位。從覆蓋耕地面積上看,大疆提供的數據是2024年農業無人機單年內作業量超25億畝次,相當於覆蓋中國38%的耕地面積。
《南華早報》稱,中國無人機在農業領域的成功應用,自然也吸引了美國等國家農民的注意,他們考慮從更實惠的中國產品中採購設備。
綜合美媒報道,美國農民正逐漸增加對噴灑無人機的使用。2023年,無人機在美國41個州噴灑了370萬英畝的土地,覆蓋了50種作物,其中大部分是中國無人機,有八成都是中國品牌大疆。
來自美國北卡羅來納州的赫德里克(Russell Hedrick)最近告訴《華盛頓郵報》,無人機是他的「新農具」,可輕鬆完成撒肥任務,且成本遠低於傳統地面撒肥機。同時,無人機也是他的「救人工具」,可在發生自然災害時幫助搜尋幸存者,並運送物資。
他直言,「我不會說我不喜歡美國無人機,但我認為美國無人機在可靠性、易用性和用戶友好性方面都無法與大疆無人機相提並論。更重要的是,美國無人機的性能不如大疆,但價格卻是大疆的兩倍。」
在一次山地救援行動中,美國一搜救隊使用大疆無人機開展救援。
然而,中國無人機在農業領域的主導地位,又成為美國鷹派政客美其名曰「維護國家安全」的打擊對象,備受美國農場主好評的大疆首當其衝。這場早於2016年就開始的「圍剿」中,大疆已經多次被美國防部、商務部等部門「封殺」。
去年12月,美國國會兩院又相繼通過2025財年國防授權法案,大疆和道通(Autel Robotics)這兩家中國公司可能被禁止在美國市場銷售新的無人機。這份長達1800頁的法案聲稱,美國國家安全機構必須在一年內確定這兩家企業的無人機是否構成「不可接受的國家安全風險」。
美國國會此前也已經禁止聯邦機構採購中國產無人機,部分例外情況除外。此外,多個州也禁止公共資金項目使用或採購中國無人機。
無人機現已融入部分美國人的工作和生活中,美政客的封殺令正引發越來越多的擔憂。無人機運營商表示,中國產無人機具備價格低、性能好的優勢,「美國製造的無人機根本沒法比。」
「美國尚未準備好擺脫對中國無人機的依賴。」《華爾街日報》去年8月發佈的一篇報道也指出,美國政客封禁中國製造無人機的企圖,正遭到國內山地救援隊、警察局和農戶等多方抵制。大批中國無人機的忠實用戶紛紛發起抗議,他們致電民選官員、撰寫專欄文章並簽署聯名信,反對封殺令,因為美國製造的無人機無論技術還是能力,都遠遠比不上中國產品。
《華盛頓郵報》分析認為,中美之間的經濟和技術競爭已經波及無人機市場。隨著特朗普明年一月重返白宮,相關競爭可能會愈演愈烈。
對於美方指控和相關制裁行動,中國外交部此前已明確表示,堅決反對美方泛化國家安全概念,划設各類名目的歧視性清單,無理打壓中國企業,破壞中美正常經貿合作。