200920301401仿生機(jī)器人資料

仿朝氣器人機(jī)設(shè)1班陳剛Ⅰ、探討背景自然界在億萬年的演化過程中孕育了各種各樣的生物,每種生物都擁有奇異的特性與功能,能夠在困難多變的環(huán)境中生存下來。因此,人類通過探討、學(xué)習(xí)、仿照來復(fù)制和再造某些生物特性和功能,可以極大的提高人類對自然的適應(yīng)和改造實(shí)力,產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。仿生學(xué)（Bionics）仿生學(xué)誕生于20世紀(jì)60年頭,是生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的一門邊緣學(xué)科,通過學(xué)習(xí)、仿照、復(fù)制和再造生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、工作原理及限制機(jī)制,來改進(jìn)現(xiàn)有的或創(chuàng)建新的機(jī)械、儀器、建筑和工藝過程。仿生建筑仿生交通工具仿生家俱Ⅱ、仿朝氣器人技術(shù)概述什么是仿朝氣器人（BionicRobot）？仿朝氣器人是指自然界中生物的外形、運(yùn)動原理或行為方式的系統(tǒng)，并且能從事生物特點(diǎn)工作的機(jī)器人；仿朝氣器人特點(diǎn)：1）機(jī)構(gòu)較為困難，大多為冗余自由度或超冗余自由度的機(jī)器人；2）驅(qū)動方式通常接受繩索、人造肌肉或形態(tài)記憶合金，異于常規(guī)的關(guān)節(jié)型機(jī)器人接受的電機(jī)驅(qū)動等方式；現(xiàn)代仿生學(xué)已經(jīng)延長到很多領(lǐng)域,機(jī)器人學(xué)是其主要的結(jié)合和應(yīng)用領(lǐng)域之一,這方面的探討引起各國相關(guān)探討人員和專家的極大愛好和關(guān)注,取得了大量可喜成果和主動進(jìn)展。Ⅲ、仿朝氣器人國內(nèi)外探討狀況空中仿朝氣器人飛行機(jī)器人即具有自主導(dǎo)航實(shí)力的無人駕駛飛行器。美國機(jī)器蠅美國加州高校伯克利分校的探討小組用了4年的時(shí)間基于仿生學(xué)原理制造出了世界上第一只能翱翔的機(jī)器蒼蠅，其身高不到30mm,翼展25mm,翼振頻率150Hz,重量只有100mg。若在機(jī)器蠅身上安裝很多傳感器和微型攝像機(jī)，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，廢墟救援以及軍事間諜等領(lǐng)域。機(jī)器飛蟲圖為美國哈佛高校微型機(jī)器人試驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一種能撲打翅膀飛行的微型機(jī)器飛蟲，其機(jī)翼張開僅為3厘米。機(jī)器飛蟲的振動機(jī)翼是仿照自然界昆蟲翅膀的大小和振動頻率用特殊方法制成的，它能檢測分析多重壓力，在翅膀以每秒超過100次的速率振動時(shí)，還能視察包圍機(jī)翼的氣流的變更。德國機(jī)器鳥左圖為德國科技公司費(fèi)斯托(FESTO)的科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種叫做SmartBird的機(jī)器鳥，它可以自主地啟動、翱翔和著陸，靈敏程度可以和真正的鳥相媲美。極簡的用料和輕量的結(jié)構(gòu)使得資源和能源的消耗降到最低。陸地仿朝氣器人仿人機(jī)器人在仿人機(jī)器人領(lǐng)域，日本和美國的探討最為深化。日本方面?zhèn)戎赜谕庑畏抡?，美國則側(cè)重用計(jì)算機(jī)模擬人腦的探討。國防科技高校也于2001年12月獨(dú)立研制出了我國第一臺仿人機(jī)器人。左圖為日本本田公司研制的仿人機(jī)器人ASIMO，是目前世界上最先進(jìn)的仿人行走機(jī)器人。ASIMO身高1.3米，體重54公斤，它的行走速度是0-6km/h。最新版ASIMO，除具備了行走功能與各種人類肢體動作之外，更具備了人工才智，可以預(yù)先設(shè)定動作，還能依據(jù)人類的聲音、手勢等指令，來從事相應(yīng)動作，此外，他還具備了基本的記憶與辨識實(shí)力。蛇形機(jī)器人蛇形機(jī)器人的運(yùn)動方式是典型的無肢運(yùn)動。左上圖是美國宇航局探討的用于火星探測的高柔性、高冗余性蛇形機(jī)器人第三代模型。其外形類似眼鏡蛇，長而細(xì)，能夠收縮、側(cè)行、跳過低障礙物，它可以鉆進(jìn)火星的松散土壤中，并探測其他的機(jī)器人探測器無法到達(dá)的深度，還能滑進(jìn)行星表面的裂縫中。左下圖是國防科技高校2001年研制的蛇形機(jī)器人。這條長1.2m,直徑0.06m,重1.8kg的機(jī)器蛇,能扭動身軀,在地上或草叢中婉蜒爬行,可前進(jìn)、后退,拐彎和加速,最大前進(jìn)速度可達(dá)每分鐘20m,披上特制的“蛇皮”后還能像蛇一樣在水中游泳。機(jī)器蜘蛛左圖為美國宇航局噴氣推動試驗(yàn)室于2002年12月研制成功的機(jī)器蜘蛛Spider-pot。該機(jī)器蜘蛛上裝有一對可以用來探測障礙的天線，且擁有異樣靈敏的腿。它們能跨越障礙，攀登巖石，探訪靠輪子滾動前進(jìn)的機(jī)器人無法抵達(dá)的區(qū)域。機(jī)器蜘蛛一類微型仿朝氣器人特殊適合勘探彗星、小行星等小型天體。在國際空間站上它們可以充當(dāng)維護(hù)員，剛好發(fā)覺空氣泄漏等意外故障。機(jī)器蛙在坎坷多障礙的外星表面，跳動明顯是一種志向的行動方式，在低重力環(huán)境下，跳動更是一種高效運(yùn)用能量的運(yùn)動方式。左圖為美國宇航局噴氣推動試驗(yàn)室研制的機(jī)器蛙形態(tài)有點(diǎn)像青蛙，質(zhì)量不超過1.3千克。機(jī)器蛙腿的膝部裝有彈簧，能像青蛙那樣先彎起腿，再一躍而起。蛙身裝有小馬達(dá)、傳感器、照相機(jī)、小型電腦和太陽能電池極等部件。

水下仿朝氣器人水下機(jī)器人又稱為水下無人潛器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，能潛入水中代替人完成某些操作，又稱潛水器。水下環(huán)境惡劣緊急，人的潛水深度有限，所以水下機(jī)器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。機(jī)器魚魚類的高效、快速、機(jī)動靈敏的水下推動方式吸引了國內(nèi)外的科學(xué)家們從事仿朝氣器魚的探討。仿朝氣器魚是一種依據(jù)魚類游動的推動機(jī)理，利用機(jī)械、電子元器件或智能材料來實(shí)現(xiàn)水下推動的裝置。美國、日本等國的科學(xué)家們研制出了各種類型的仿朝氣器魚試驗(yàn)平臺和原理樣機(jī)。英國埃塞克斯高校的環(huán)境檢測機(jī)器人主要用于環(huán)境檢測和繪制3D污染圖日本三菱開發(fā)的欣賞機(jī)器魚北京航空航天高校研發(fā)的SPC-II機(jī)器魚，已應(yīng)用于水底考古探究仿生水母美國海軍探討辦公室最新研制一種“機(jī)器水母”，它可用于監(jiān)測水面艦船和潛艇，探測化學(xué)溢出物，以及監(jiān)控回游魚類的動向。仿生水母是一種仿照水母運(yùn)動機(jī)理以及外形松軟的機(jī)器人。由生物感應(yīng)記憶合金制成的細(xì)線連接，當(dāng)這些金屬細(xì)線被加熱時(shí)，就會像肌肉組織一樣收縮。體積重量過大平臺承載實(shí)力不強(qiáng)視覺探討不成熟步行靈敏性不強(qiáng)限制方法限制算法須要改進(jìn)供能續(xù)航問題Ⅳ、仿朝氣器人探討中亟需解決的問題Ⅳ、仿朝氣器人探討發(fā)展方向微型化將驅(qū)動器、傳動裝置、傳感器、限制器、電源等集成到一塊硅片上,構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)；仿朝氣器人的仿形仿朝氣器人的外形與所仿照的生物的相像性可重構(gòu)機(jī)器人（模塊化和可重組）