村田制作所技術展示啦啦隊員機器人
2015-03-09 09:07:27 新浪科技 
日本電子元件廠商村田制作所在上海展示了他們的新一代機器人：啦啦隊員。和村田制作所過往的機器人作品不同的是，“啦啦隊員”是一個機器人編隊。而相同的是，全新的“啦啦隊員”也是為了展示村田的技術實力而誕生的。
在今年年初公布的《星球大戰7》的電影預告片開頭，出現了一臺與以往“星戰”中風格迥異的機器人。它不依靠傳統的腿或輪子運動，而是頭部平衡在一個球體上，像馬戲團滾球表演一樣，不僅保持平衡不會倒，而且能夠快速移動。村田制作所本次展示的“啦啦隊員”，就與這臺虛構的機器人有異曲同工之妙。
村田制作所
對于一般的消費者來說，村田制作所實在是一個不熟悉的名字。株式會社村田制作所，Murata Manufacturing Co., Ltd.是日本一家電子零件廠商。公司沒有針對消費者的業務，但是旗下的電子零配件業務業界領先，去年年營收超過8000億日元。
從1991年開始，村田制作所就開始設計制造機器人。作為電子零配件廠商，從一開始村田的機器人就是為了展現公司的技術實力而誕生的。村田（中國）有限公司副總裁孫崑泉博士這樣說：“村田的機器人就相當于村田推出的技術整體解決方案。”1991年，村田推出了第一代機器人村田頑童，2005年研發出了第二代村田頑童，2008年推出了第三代機器人村田婉童。這次的啦啦隊員是第四代機器人。
啦啦隊員的秘密
這次村田啦啦隊員在上海的展示，是去年9月25日在日本正式發布以來第一次海外亮相。村田頑童外形上如同一個騎自行車的小男孩，通過陀螺儀控制胸前的擺錘保持自行車前進和停止時的平衡。后來的村田婉童從兩個輪子減少到一個輪子，原理與村田頑童較為類似，但是輪子減少，需要平衡的方向就僅從左右增加到了前后左右四個方向。到了最新的村田啦啦隊員，機器人身上的輪子消失了，變成了一個圓球。能夠實現的功能也不僅僅是保持平衡和自我移動，在這些基礎上實現了編隊表演。
從上面的啦啦隊員表演視頻所見，這次展示的啦啦隊員由10個小機器人組成。它們身高36CM，體重1.5KG，手臂可以上下擺動，眼睛和手能夠變幻顏色。機器人上部與下面的圓球沒有剛性連接，“身體”部分相當于“放”在圓球狀的“腳”上方。圓球就卡在身體下部的凹槽內，而凹槽內有三顆電動機與圓球直接接觸。
機器人內置三個陀螺儀傳感器，主動偵測機器人身體部分的運動傾向，通過控制三個與圓球接觸的電動機來保持平衡，村田把這個過程稱為“反向鐘擺控制技術”。這一技術是從村田頑童，村田婉童的自動控制技術中發展而來的。除了平衡與移動，10個小機器人還能夠進行編隊表演。
每個啦啦隊隊員內置5個超聲波傳感器、4個紅外線傳感器以及通信模塊。在表演的舞臺周圍，實現安放了一組發信機，這兩臺發信機能夠持續發出超聲波和紅外線，機器人通過接受這兩種信號來確認自己所在的位置。同時，每個小機器人會把自己所得到的準確位置通過通信系統發送給控制系統，控制系統再反過來控制機器人們作出相應的移動與動作。
解決方案展示平臺
村田的機器人內置的傳感器，諸如超聲波傳感器，加速度傳感器，藍牙通信模塊，電感，電阻，濾波器等等，都是村田自己的產品。在與村田（中國）有限公司副總裁孫崑泉博士的交流中了解到，村田所做的工作其實與intel?zw=tech" target="_blank" style="color: rgb(4, 84, 167); text-decoration: none; border-bottom-width: 1px; border-bottom-style: dotted; border-bottom-color: rgb(4, 84, 167);">英特爾、高通、聯發科類似，都是給客戶提供產品和相關的整體解決方案。
村田在機器人中展示的很多技術，在實際產品中都已經有大量應用。舉例來說，陀螺儀、加速傳感器等等結合在一起，就是汽車中的姿態控制模塊。可以同時提供牽引力控制、防抱死剎車、坡道輔助啟動等等功能。而王牌產品濾波器在今天幾乎已經無處不在，舉例來說，iPhone支持多個模式各種頻段的手機網絡，每個頻段的所需要的濾波器都是由村田提供的。
除了這些傳統的業務，村田也在拓展現在炙手可熱的智能家居，可穿戴設備。孫崑泉博士認為，現在正在早期發展階段的智能家居產業，離制訂整體的標準還比較遠。
Wifi、藍牙與Zigbee
有一句廣為流傳的說法，說一流廠商賣標準，二流廠商賣服務，三流廠商賣產品。村田在此次發布會上著重表示，村田現在與未來都在智能家居領域發力，在與孫崑泉博士的交流中，就進一步聊到了有關智能家居行業前景的問題。有一點現狀是可以肯定的，就是現在的智能家居還基本上是各廠商各自為政，打開市場的時代。
所有的智能家居都離不開網絡，相對于有線網絡，無線網絡更便于布置設備形成網絡。在無線網絡協議中，村田有WiFi和藍牙兩種制式的相關產品。孫崑泉博士認為，目前已有的通訊協議中，從原理上來說，WiFi在覆蓋方面有優勢，但是缺點很明顯，WiFi只提供單向連接，無線控制不成網絡，同時功耗過高。ZigBee標準則先天就是“網絡”型的設計，非常適合智能家居。藍牙的問題在于發展時間很早，直到近幾年的最新藍牙4.0低功耗標準剛剛滿足智能家居的需求。
總的來說，1998年開始發展的Zigbee理論上最優，這種使用868/915MHz和2.4GHz通信的短距離個人局域網標準功耗僅為WiFi的十分之一，同時支持最大65000個節點設備加入網絡。但是目前從國內行業上來看，Zigbee幾乎無人使用，WiFi則最為常見。對于能夠統一行業的智能家具標準來說，目前還言之過早。畢竟標準不是天上掉下來的，最強勢的產品和最強勢的公司勢必會最大程度上影響標準的制定，隨著行業的發展，一定會有一個結果。而對于現在已經百花齊放的諸多智能家居產品來說，有一個非常好的現狀，就是它們依托的手機平臺已經形成事實化的標準。無論是依托于iOS或是Android，這些使用不同芯片、不同標準的產品，已經通過巨大的用戶數量已經在移動操作系統這個平臺下互通有無。
機器人與機器人
回到開頭的視頻。星球大戰已經誕生將近40年，人類關于機器人的期待可不止這40年。實用的機器人一般分成大概兩種，一種是類人的機器人，比如著名的本田Asimo。一種是已經廣泛應用的工業機器人。
人形機器人則更吸引公眾的目光。一方面，人形機器人總能給人帶來無限遐想，機器與人類美好共存或是你死我活的可怕場景，在流行文化中都早就成了尋常話題。另一方面，人形機器人的初衷中就包括自我思考的人工智能，而人工智能也是人類對未來最為具象的想像之一。現在的狀況來看，控制機器人身體的自動控制技術已經趨于成熟，但控制機器人大腦的人工智能則剛剛上路。
工業機器人的歷史開始于1954年。那一年，George Devol申請了工業機器人的專利，后來成立的Unimation公司于1959年生產了第一臺工業機器人。工業機器人的核心是自動控制，目前已經非常成熟，大型的工業流水線上，工業機器人已經幫助人類把消費品的成本大大降低，把制造精度大大提高。
如今，日本的川崎重工，歐洲的ABB等等公司分割了全球工業的機器人市場。按照國際機器人聯合會的報告，在2011年年底全球至少有1153000個運行的工業機器人，預計這個數字到2015年年底將達到1575000個。但是如果提到工業機器人全面替代人類工人這個話題，我只能說，這其實是個經濟問題，而不是技術問題。
