仿生机器人是机器人领域的一个重要分支,也是近年来机器人技术的重要发展方向之一,它是将仿生学应用到机器人设计领域的产物。仿生机器人可以看作机器人发展的高级阶段。仿生机器人是通过对自然界中各种生物的外部形状、运动原理和行为方式进行研究,然后将研究结果应用到机器人设计领域,从而设计出能模仿并完成相关生物行为的机械系统。我们可以通过一个简单的例子来加深理解:三国时期,诸葛亮为了解决蜀军运粮草的难题,发明了“木牛流马”;而“木牛流马”完全可以看作是低配版的仿生机器人,通过研究牛、马的运动原理,从而设计出相应的器械来模拟牛、马的运动,进而解决了蜀军运粮问题,节省运粮的人力成本。
根据仿生机器人使用环境的不同,一般将仿生机器人分为三类:水下仿生机器人、空中仿生机器人和陆地仿生机器人。水下仿生机器人主要是通过模仿各种水生生物的习性与本能设计的水下机器人,如电影里经常看见的机器鱼、机器螃蟹。空中仿生机器人则是模仿各种飞行生物的生物特性设计的飞行机器人,如1485年达·芬奇根据鸟类飞行原理设计的扑翼式飞机图纸。陆地仿生机器人是当前仿生机器人研究的主要方向,通过对陆地生物(如人、狗、蛇、青蛙等)的组织机构和运动原理进行研究,从而设计出陆地机器人,如双足步行机器人、多足移动机器人、蛇形机器人和跳跃机器人等。
2017年,波士顿动力公司首次对外展示了SpotMini机器狗,这个纯电动机器人在充满电的情况下可以使用90分钟,最大载重量为14千克。SpotMini机器狗的体积小,其长度为0.84米,与普通的中大型犬差不多。2018年5月,波士顿动力公司对SpotMini机器狗在实用性上做了探索,改进后的机器狗更加智能,全新的导航系统让它在散步的过程中可以进行“记忆”,之后就可以在散步过的地方进行自主巡逻。(www.xing528.com)
仿生机器人由于是通过模仿生物界中各种现实生物的习性与本能设计的机器人,因而其能较好地完成各种具有生物特点的工作,常被广泛应用于反恐防暴、太空探索、抢险救灾等不适合由人来完成的危险任务中。例如,反恐防暴任务中完成各种拆弹任务的拆弹机器人,通过使用拆弹机器人来完成拆弹任务可以最大限度地减少人员伤亡。此外,仿生机器人从早期单纯的外形模仿,到后来简单的行动模仿,再到如今利用传感器和数据融合技术来对环境的变化做出正确的判断和反应来适应环境的变化,其正一步步朝着智能化的方向发展。在未来,仿生机器人不仅具备对环境的感知能力,还会有更好的决策能力,能够对环境的变化做出更好的响应,进而完成更加复杂的任务。
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