機(jī)器人的仿生之道

時間:2022-09-01

來源:廣東天太機(jī)器人有限公司

導(dǎo)語:未來,可以逐步摒棄傳統(tǒng)的機(jī)器人研究方法,利用多學(xué)科優(yōu)勢,并從生物性能出發(fā),使仿生機(jī)器人向著結(jié)構(gòu)與生物材料一體化的類生命系統(tǒng)發(fā)展,從而在生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大的作用。

  大自然一直都能為人類提供豐富的靈感,比如我們從蝙蝠身上學(xué)習(xí)造出了雷達(dá),從海豚身上受啟發(fā)并應(yīng)用到潛艇設(shè)計原理上,根據(jù)鳥類的飛翔流線來設(shè)計飛機(jī)、汽車……

  為了完成人類布置的任務(wù),機(jī)器人通常要到人們無法進(jìn)入的禁區(qū)進(jìn)行偵查、探測等行動。人類發(fā)現(xiàn),如果機(jī)器人可以模仿某些動物的特性,就能夠適應(yīng)更多不同的環(huán)境,提高抗風(fēng)險能力和生存能力。

  正因為這樣,人們利用生物的結(jié)構(gòu)和功能原理,研制了一系列新技術(shù),仿生學(xué)也因此誕生并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

  仿生機(jī)器魚

  中科院自動化所的機(jī)器人團(tuán)隊受豹魴鮄(一種有“腿”,有“翅膀”的魚,除了在水中遨游,還喜歡在海底爬行,有著巨大的胸鰭)的運動方式啟發(fā),研制了一款兼?zhèn)涓咚偻七M(jìn)和低速穩(wěn)定性能的仿生機(jī)器魚RobDact。

  這個水下“老司機(jī)”身長70cm,擁有一對淺黃色半透明波動長鰭和一條大功率雙關(guān)節(jié)尾鰭。傳統(tǒng)的水下機(jī)器魚主要靠尾鰭擺動進(jìn)行運動,頭部和身體產(chǎn)生較大晃動,不便進(jìn)行水下目標(biāo)觀測,但RobDact用胸鰭上下左右擺動調(diào)整位置,可以將目標(biāo)鎖定在視野當(dāng)中,同時又能兼顧速度和方向的精度,良好的推進(jìn)性能和穩(wěn)定的運動姿態(tài),可以說是仿生魚界的“全能選手”。

  仿生螞蟻

  德國機(jī)器人制造商Festo推出過一款仿生螞蟻,有完整的“五臟六腑”,一個巴掌大小。這款機(jī)器人會模仿螞蟻的“社會規(guī)則”,彼此之間相互協(xié)調(diào)、溝通、協(xié)作。因此,“螞蟻們”能合作完成任務(wù),而它的六條軀干能保證它快速移動,或鉆入狹小的空間執(zhí)行任務(wù)。

  蛇形機(jī)器人

  由中國航天科工三院35所研發(fā)的一款蛇形機(jī)器人可“下?!睘楹5子蜌夤艿雷鰴z測。該蛇形機(jī)器人實際上是海底管道漏磁內(nèi)檢測器,可以在管道內(nèi)部穿梭,利用油氣壓力穿行,配備高精度漏磁檢測技術(shù),可以捕獲并存儲管道內(nèi)外壁的腐蝕、缺陷信息,并且能夠準(zhǔn)確鎖定缺陷點。

  依靠大容量數(shù)據(jù)采集、匹配處理技術(shù),它可在短時間獲取數(shù)據(jù),為管道出具一份全面的“體檢報告”。這款應(yīng)用于8英寸管道的蛇形機(jī)器人打破了國外壟斷,從核心技術(shù)到產(chǎn)品實現(xiàn),都是中國制造。蛇形機(jī)器人能到達(dá)很多人們無法到達(dá)的空間,幫助人類實現(xiàn)對未知空間的探索。

  當(dāng)今科技水平日益發(fā)展,機(jī)器人研究領(lǐng)域已經(jīng)涉及到航天、水域等環(huán)境,將來,機(jī)器人會在更大程度、更廣的范圍中從事人類難以完成的工作。這就要求機(jī)器人不僅要具備基礎(chǔ)的已知條件,還要有適應(yīng)未知環(huán)境的能力。

  現(xiàn)有仿生機(jī)器人的功能特性仍然與被模仿的生物存在很大差距,究其原因,仿生機(jī)器人的研究還存在對生物機(jī)理揭示不深,仿生結(jié)構(gòu)、仿生材料、仿生控制、仿生能量等方面都與生物相應(yīng)特性差距較大等問題,這都限制了仿生機(jī)器人的發(fā)展。

  未來,可以逐步摒棄傳統(tǒng)的機(jī)器人研究方法,利用多學(xué)科優(yōu)勢,并從生物性能出發(fā),使仿生機(jī)器人向著結(jié)構(gòu)與生物材料一體化的類生命系統(tǒng)發(fā)展,從而在生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大的作用。


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