200920301401仿生機器人資料

仿朝氣器人機設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、學習、仿照來復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和改造實力,產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。仿生學（Bionics）仿生學誕生于20世紀60年頭,是生物科學和工程技術相結合的一門邊緣學科,通過學習、仿照、復制和再造生物系統(tǒng)的結構、功能、工作原理及限制機制,來改進現(xiàn)有的或創(chuàng)建新的機械、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、運動原理或行為方式的系統(tǒng)，并且能從事生物特點工作的機器人；仿朝氣器人特點：1）機構較為困難，大多為冗余自由度或超冗余自由度的機器人；2）驅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)的關節(jié)型機器人接受的電機驅動等方式；現(xiàn)代仿生學已經(jīng)延長到很多領域,機器人學是其主要的結合和應用領域之一,這方面的探討引起各國相關探討人員和專家的極大愛好和關注,取得了大量可喜成果和主動進展。Ⅲ、仿朝氣器人國內(nèi)外探討狀況空中仿朝氣器人飛行機器人即具有自主導航實力的無人駕駛飛行器。美國機器蠅美國加州高校伯克利分校的探討小組用了4年的時間基于仿生學原理制造出了世界上第一只能翱翔的機器蒼蠅，其身高不到30mm,翼展25mm,翼振頻率150Hz,重量只有100mg。若在機器蠅身上安裝很多傳感器和微型攝像機，可廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測，廢墟救援以及軍事間諜等領域。機器飛蟲圖為美國哈佛高校微型機器人試驗室設計的一種能撲打翅膀飛行的微型機器飛蟲，其機翼張開僅為3厘米。機器飛蟲的振動機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，還能視察包圍機翼的氣流的變更。德國機器鳥左圖為德國科技公司費斯托(FESTO)的科學家獨創(chuàng)的一種叫做SmartBird的機器鳥，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構使得資源和能源的消耗降到最低。陸地仿朝氣器人仿人機器人在仿人機器人領域，日本和美國的探討最為深化。日本方面?zhèn)戎赜谕庑畏抡?，美國則側重用計算機模擬人腦的探討。國防科技高校也于2001年12月獨立研制出了我國第一臺仿人機器人。左圖為日本本田公司研制的仿人機器人ASIMO，是目前世界上最先進的仿人行走機器人。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，可以預先設定動作，還能依據(jù)人類的聲音、手勢等指令，來從事相應動作，此外，他還具備了基本的記憶與辨識實力。蛇形機器人蛇形機器人的運動方式是典型的無肢運動。左上圖是美國宇航局探討的用于火星探測的高柔性、高冗余性蛇形機器人第三代模型。其外形類似眼鏡蛇，長而細，能夠收縮、側行、跳過低障礙物，它可以鉆進火星的松散土壤中，并探測其他的機器人探測器無法到達的深度，還能滑進行星表面的裂縫中。左下圖是國防科技高校2001年研制的蛇形機器人。這條長1.2m,直徑0.06m,重1.8kg的機器蛇,能扭動身軀,在地上或草叢中婉蜒爬行,可前進、后退,拐彎和加速,最大前進速度可達每分鐘20m,披上特制的“蛇皮”后還能像蛇一樣在水中游泳。機器蜘蛛左圖為美國宇航局噴氣推動試驗室于2002年12月研制成功的機器蜘蛛Spider-pot。該機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的機器人無法抵達的區(qū)域。機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維護員，剛好發(fā)覺空氣泄漏等意外故障。機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用能量的運動方式。左圖為美國宇航局噴氣推動試驗室研制的機器蛙形態(tài)有點像青蛙，質量不超過1.3千克。機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、傳感器、照相機、小型電腦和太陽能電池極等部件。

水下仿朝氣器人水下機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，所以水下機器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。機器魚魚類的高效、快速、機動靈敏的水下推動方式吸引了國內(nèi)外的科學家們從事仿朝氣器魚的探討。仿朝氣器魚是一種依據(jù)魚類游動的推動機理，利用機械、電子元器件或智能材料來實現(xiàn)水下推動的裝置。美國、日本等國的科學家們研制出了各種類型的仿朝氣器魚試驗平臺和原理樣機。英國埃塞克斯高校的環(huán)境檢測機器人主要用于環(huán)境檢測和繪制3D污染圖日本三菱開發(fā)的欣賞機器魚北京航空航天高校研發(fā)的SPC-II機器魚，已應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“機器水母”，它可用于監(jiān)測水面艦船和潛艇，探測化學溢出物，以及監(jiān)控回游魚類的動向。仿生水母是一種仿照水母運動機理以及外形松軟的機器人。由生物感應記憶合金制成的細線連接，當這些金屬細線被加熱時，就會像肌肉組織一樣收縮。體積重量過大平臺承載實力不強視覺探討不成熟步行靈敏性不強限制方法限制算法須要改進供能續(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)展方向微型化將驅動器、傳動裝置、傳感器、限制器、電源等集成到一塊硅片上,構成微機電系統(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機器人（模塊化和可重組）