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機器人的仿生之道

時間:2022-09-01

來源:廣東天太機器人有限公司

導語:未來,可以逐步摒棄傳統的機器人研究方法,利用多學科優勢,并從生物性能出發,使仿生機器人向著結構與生物材料一體化的類生命系統發展,從而在生產生活中發揮更大的作用。

  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習造出了雷達,從海豚身上受啟發并應用到潛艇設計原理上,根據鳥類的飛翔流線來設計飛機、汽車……

  為了完成人類布置的任務,機器人通常要到人們無法進入的禁區進行偵查、探測等行動。人類發現,如果機器人可以模仿某些動物的特性,就能夠適應更多不同的環境,提高抗風險能力和生存能力。

  正因為這樣,人們利用生物的結構和功能原理,研制了一系列新技術,仿生學也因此誕生并得到越來越廣泛的應用。

  仿生機器魚

  中科院自動化所的機器人團隊受豹魴鮄(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,研制了一款兼備高速推進和低速穩定性能的仿生機器魚RobDact。

  這個水下“老司機”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節尾鰭。傳統的水下機器魚主要靠尾鰭擺動進行運動,頭部和身體產生較大晃動,不便進行水下目標觀測,但RobDact用胸鰭上下左右擺動調整位置,可以將目標鎖定在視野當中,同時又能兼顧速度和方向的精度,良好的推進性能和穩定的運動姿態,可以說是仿生魚界的“全能選手”。

  仿生螞蟻

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

  蛇形機器人

  由中國航天科工三院35所研發的一款蛇形機器人可“下海”為海底油氣管道做檢測。該蛇形機器人實際上是海底管道漏磁內檢測器,可以在管道內部穿梭,利用油氣壓力穿行,配備高精度漏磁檢測技術,可以捕獲并存儲管道內外壁的腐蝕、缺陷信息,并且能夠準確鎖定缺陷點。

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

  當今科技水平日益發展,機器人研究領域已經涉及到航天、水域等環境,將來,機器人會在更大程度、更廣的范圍中從事人類難以完成的工作。這就要求機器人不僅要具備基礎的已知條件,還要有適應未知環境的能力。

  現有仿生機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,仿生機器人的研究還存在對生物機理揭示不深,仿生結構、仿生材料、仿生控制、仿生能量等方面都與生物相應特性差距較大等問題,這都限制了仿生機器人的發展。

  未來,可以逐步摒棄傳統的機器人研究方法,利用多學科優勢,并從生物性能出發,使仿生機器人向著結構與生物材料一體化的類生命系統發展,從而在生產生活中發揮更大的作用。


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