首页>科技发展>科技发展史>机械百科>正文

仿生机器人

2022-11-28 《机器人简史》

仿生机器人是指能模仿生物某项功能的机器人,大致可以分为鱼类仿生机器人、鸟类仿生机器人、昆虫类仿生机器人和四足仿生机器人。

1.   鱼类仿生机器人

鱼类仿生机器人是指外形酷似鱼类,能像鱼一样在水中游动的机器人。该机器人可广泛应用于水下环境检测、港口监控、搜救行动、人道主义排雷、海岸安全、渔业管理、反恐行动和军事行动等领域。

2007年,北京航空航天大学机器人研究所和中国科学院自动化所联合研究的仿生机器鱼项目通过验收和鉴定,这是我国第一条可实际应用的仿生机器鱼。试验演示表明,这种具有自主知识产权的仿生机器鱼,稳定性强,行动灵活,并具备自动导航控制功能。

2013年,欧盟多个成员国专家组成的欧洲FILOSERobotic Fish LOcomotion and SEnsing)研发团队,开发了一款可感应水下流速的仿生鱼机器人。经过在实验室流体动力学流罐(FlowT ank)中的反复试验和优化设计,仿生鱼可以在急速变化的水流中或是涡流中保持类似虹鳟鱼前行的姿态。

2.   鸟类仿生机器人,

本书中的鸟类仿生机器人泛指具有鸟类翅膀结构、能在空中飞行的自动机械裝置。

2015年,美国斯坦福大学的机器人专家从蝙蝠和鸟类中获得灵感,研制出一种使用“变形翅膀”的飞行机器人。该机器人的翅膀用碳纤维和聚酯薄膜打造,每只翅膀上都装有3D打印的鸟类腕关节装置。这些关节能在翅膀拍打的过程中控制翅膀自动展开。未来,采用这种构造的飞行机器人可以轻松穿过树枝等障碍物,并具备在意外冲撞后迅速恢复飞行的能力

变形翅膀飞行机器人

2015年,德国费斯托公司公开了其研制的蝴蝶机器人——Motion。这些蝴蝶机器人的翼展有50.8cm,每秒可飞行2.5m,每次充电后可持续飞行34分钟。它们身上还装配了红外传感器,可避免飞行过程中的互相碰撞

Motion蝴蝶机器人

3.   昆虫类仿生机器人

本书中提到的昆虫类仿生机器人主要指外形与爬行类昆虫类似的机械装置,如机械蚂蚁等。

2012年,美国波士顿动力公司和桑迪亚国家实验室根据国防髙级研究计划局的需求联合研制了一款微型跳跃机器人一“沙蚤”。该机器人大小类似鞋盒,重量仅为4.99kg,最高可跳跃9m,最大速度达到5.47km/h,能独立越过壕沟和障碍。“沙蚤”装有一部摄像机和操作控制单元,使用者能通过掌上电脑或笔记本电脑控制它跨越栅栏,侦察目标区域,并通过图像接口接收视频图像或高分辨率照片。

沙蚤机器人

2015年是机器昆虫们纷纷面世的一年。

首先是由德国工程师设计出的机械蚂蚁。这些机械蚂蚁是由塑料做成的,头部装有芯片,6只脚和嘴上的钳子则是陶瓷制动器。每只机械蚂蚁具有独立决策能力,也可与其他蚂蚁协作完成某项任务。

机械蚂蚁

其次是由俄罗斯康德大学研究人员研制的蟑螂机器人。这只“蟑螂”体长约10cm,每秒可走30cm,装有光敏传感器、微型摄像机和监听器,能够扫描室内环境,探测周围物体。目前,研究人员正在探索如何在“蟑螂”上加装更多的传感器,如何延长它的活动时间。蟑螂机器人已经引起俄罗斯军方的极大兴趣,有望在搜救、侦察等任务中得到应用。

蟑螂机器人

最后是由斯坦福大学仿生学和复杂操作学实验室研发的微型机器人Micro Tugs。这台3D打印的机器人只有弹珠大小,却是一个超级大力士。它可以水平拉动比自身重2000倍的物体(21kg),或者拉着100倍于自己体重的物体爬上竖立的玻璃

Micro Tugs仿生机器人

4.   四足仿生机器人

四足仿生机器人是指外形与四足动物极为相似的、能够自由行走的机器人。美国波士顿动力公司的四足仿生机器人产品最为出名。“大狗”就是该公司研制的~种采用四足行走模式的仿生机器人。“大狗”重约109kg,高lm,长l.lm,宽0.3m,全身安装有50台传感器,能实现站立、下蹲、爬行、小跑及快速跳跃前进等动作。它在平坦地形条件下能携带154kg物资,以0.7km/h的速度爬行,以5.6km/h的速度小跑,或以7km/h的速度快步跑。实验测试中其跳跃前进的最大速度可达11km/h

“猎豹”也是波士顿动力公司研制的一款四足机器人。该机器人具有极佳的机动性,是目前世界上速度最快的腿形机器人。“猎豹”机器人拥有关节式脊椎骨、较接式头颈结构、四条腿和一条尾巴,能迅速加速、减速及停止运动,还能在奔跑中急转弯,做Z字形运动,以追捕和逃避追捕。铰接式背部结构使其能像动物一样每迈一步就做一次收缩与伸张运动,有效增加了它的步幅和奔跑速度。目前,“猎豹”机器人由外置液压泵提供动力,最快奔跑速度已达46km/h

“猎豹”机器人


关键词: 特种机器人   仿生机器人