/仿生机器人 | 让冰冷的机器迸发生命力

仿生机器人 | 让冰冷的机器迸发生命力

正文字数:1776字

图片总数:8张

引言:随着生物结构和功能逐渐被认知和掌握,仿生机器人技术已经逐渐应用于军事、生产生活、康复医疗等诸多领域。仿生机器人研究的前提是对生物本质的深刻认识以及对现有科学技术的充分掌握,研究涉及多学科交叉融合,其发展趋势应该是将现代机构学和机器人学的新理论、新方法与复杂的生物特征相结合,实现结构仿生,材料仿生,以达到与生物更加相似的性能,从而实现广阔的应用。

01

什么是仿生机器人?

What is a bionic robot?

仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前在西方国家,机械宠物十分流行,二十一世纪人类将进入老龄化社会,发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足,解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题,并能开辟新的产业,创造新的就业机会。发展和应用的前景十分广阔。

现在仿生机器人仍然在试制阶段,却是长期以来科幻和机器人学的一大主题。2013年2月5日英国制造出了第一个仿生机器人,名为"Rex(雷克斯)",造价100万美元左右。制造者利用来自世界各地的人造假肢和器官而打造,拥有人工血液循环系统,以及人工的胰腺、肾脏、脾脏和气管等,还实现了人工眼自动对焦的功能。


02

仿生机器人分为哪几类?

What are the categories of bionic robots?

按照使用环境的不同,又可以将机器人分为水下仿生机器人,空中仿生机器人和地面仿生机器人。

水下仿生机器人是指模仿鱼类或者是其它水生生物的一些特性研制出的新型高速、低噪音、机动灵活的柔体潜水器,这些仿鱼推进器的效率可以达到70%到90%。比如说机器鱼、机器蟹等等。由于单个水下仿生机器人的活动范围和能力有限,所以具有高机动性、高灵活性、高效率、高协作性的群体仿生水下机器人系统将是未来发展的趋势。



空中仿生机器人是具有自主导航能力、无人驾驶的飞行器。空中机器人具有它独特的优势。比如说它们的活动空间比较广阔,运动速度也很快,它们在空中飞行可以不受地形的影响等等。这一类的机器人的应用前景是非常好的,特别是在军事上的应用。

地面仿生机器人根据他行走方式的不同可以分为跳跃式的机器人、轮式机器人、足式机器人以及爬行类机器人等。比如说有早稻田大学的“WABIAN”,Raibert和Zeglin共同研制的Uniroo,以及Hyon研制的Kenken已经能够成功跳跃,还有蛇形机器人或者是仿壁虎机器人等等。

在仿生机器人中人们相当重视的还有就是类人机器人的研究和发展。类人机器人的最大特征就是能够用双足行走,双腿直立行走是人类特有的步行方式。类人机器人主要是外形的仿人、类人行走和完成抓取等基本操作功能,它集成了多门学科知识和多项高新科技,代表了机器人的尖端技术。类人机器人适应环境的能力比较强,能耗比较小,而且与人协同工作起来也比较的容易,但是正是由于受到它自身的特点的制约,类人机器人的研究还有很长的一段研究之路要走。类人机器人的研究涉及到了很多方面,比如说机构学,材料学,计算机技术、控制技术、传感器技术、通讯技术等等。

03

仿生机器人案例

Bionic robot cases

外骨骼机器手臂Guardian

美国机器人Sarcos公司最初是一家生物工程机构,2000年开始研究外骨骼和机器人技术,并开发了两款外骨骼机器人:Guardian GT和Guardian XO。




机器鱼SoFi

麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的研究人员开发了一款软体机器鱼SoFi。机器鱼的背部和尾部由硅胶和柔性塑料制成,通过一个泵以交替顺序将水送入两个隔膜的方式实现鱼尾的左右摆动,从而使其能以近乎自然的方式在水中游动。SoFi的头部由3D打印而成,并配备了鱼眼镜头,可以捕捉水下其他鱼类的高分辨率照片和录像。


配备生物视觉传感器的机器人

传统相机可以帮助无人机确定自己所在的位置,但需要充足的光线才能有效发挥作用。依靠相机视觉的无人机也会因飞行速度过快,造成图像画面模糊,从而导致视觉算法失去作用。

为此,苏黎世大学和瑞士国家机器人能力研究中心(NCCR)的研究人员为无人机提供了一种全新的视觉方式。他们受生物视觉启发而发明的相机被称为“基于事件的相机”,采用生物视觉传感器,可输出像素级亮度变化,而不是标准强度帧。有了它,无人机就能够轻松应对高速运动,以及接近黑暗的环境。

素材来源:

https://www.zhihu.com/topic/20313562/intro

https://baike.so.com/doc/6693754-6907662.html

https://www.elecfans.com/jiqiren/1418743.htm

https://www.sohu.com/a/231817924_100151848

版权说明:本文素材来源于网络,如有损害或影响您的合法权益,请积极与我们联系处理



          
编辑EDITOR辛靓
审核REVIEWER张炳欣
          
电话PHONE13871056452
邮箱E-MAIL2028621@qq.com

Follow us|点击名片关注



Information and Interaction Design

本文来自微信公众号“信息与交互设计研究所”(ID:gh_c1cd7847b233)。大作社经授权转载,该文观点仅代表作者本人,大作社平台仅提供信息存储空间服务。