4-3 仿生学.ppt

第四章 第三节 仿生学 第三节 仿生学 一·概念 二 分类及应用 三 仿生学的意义 四 机器人 第三节 仿生学 一· 什么是仿生学(Bionics) ？ 一· 什么是仿生学(Bionics) ？ 2 发展 仿生学一词最早是在1960年由美国人斯蒂尔（Jack_Ellwooo?Steele）取自拉丁文“bios”（生命方式）和词尾“nic”（具有……性质的）合成的，他认为：仿生学是研究模仿生物系统方式，或是以具有生物系统特征的方式，或是以类似于生物系统方式的系统科学。 1960年全美召开的第一届仿生学讨论会是仿生学诞生的标志。 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 智能机器鱼的主要优点 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 二· 仿生学的分类与应用 三 仿生学的意义与前沿 （一） 意义 经过35亿年进化的生物世界是技术创新不可替代、取之不竭的知识宝库和学习源泉。 有许多影响人类文明进程的重大发明源于仿生思维； 在生命、物质和信息等科学快速发展的今天，仿生学将为我国科学技术创新提供新思路，新原理和新理论； 生科学有无止境的前沿，正向着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展。 重视并创新仿生学，是提升科学技术原始创新能力的一个重要方向。 三 仿生学的意义与前沿 （二） 研究前沿 1. 机器人的定义 机器人是机构学、控制论、电子技术及计算机等现代科学综合应用的产物，目前尚处于发展阶段，关于机器人的一些概念、定义，仍处于不断充实、演变之中。 美国机器人协会(RIA)的定义 机器人是“一种用于移动各种材料、零部件、工具或专用装置的,通过程序化的动作来执行各种任务.并具有编程能力的多功能操作机” 。 国际标准化组织(ISO)的定义 “机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机。这种操作机具有多个轴,能够借助可编程操作来处理各种材料、零部件、工具和专用装置,以执行各种任务”。 日本工业机器人协会的定义 “工业机器人是在三维空间具有类似人体上肢动作机能及结构,并能完成复杂空间动作的、多自由度的自动机械” 。 中国机械工业部(1986)的定义 “工业机器人是一种能自动定位、可重复编程的多功能、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件或夹持工具,用以完成各种作业” 。 智能机器人,“能根据感觉机能和认知机能来自行决定行动的机器人” 总括起来可以认为，机器人是具有以下特点的机电一体自动装置： 具有高度灵活性的多功能机电装置，可通过改编程序获得灵活性。简单地更换端部工具实现多种功能。 具有移动自身、操作对象的机构，能实现人手或脚的某些基本功能。 具有某些类似于人的智能。有一定感知，能识别环境及操作对象。具有理解指令，适应环境，规划作业操作过程的能力。 机器人装配生产线 喷漆机器人 毛刺清理机器人 仿人机器人研究及系统开发 研制自主式拟人机器人，同时并行开展基础理论研究和样机研制。包括三个分项目： 拟人机器人步行理论研究及其样机步行载体分系统开发 拟人机器人的感知、能源和通讯及操作技术研究及其样机分系统开发 拟人机器人的智能和控制理论研究及其样机分系统开发 三 机器人简介 2.机器人的发展概况 “Robot”的出现 1921，机器人(Robot)一词最早出现于捷克斯洛伐克剧作家Karel Capek的剧本《Rossum’s Universal Robots》中.剧中把捷克语“Robota” (农奴)写成“Robot”(机器人) 1942年，著名科普读物作家Isaac Asimov在科幻小说《流浪者》中提出了机器人学(Robotics)一词，预测了机器人所涉及的科学领域和存在的问题。 1950年，Isaac Asimov在科幻小说《I Robot》中，不仅描写了机器人机械方面的具体内容，而且描述了它在智能方面的内容，如机器人如何进行选择、决策等。并提出了有名的“机器人三原则”： 机器人不可伤害人或眼看人将遇害而袖手旁观。 机器人必须服从人的命令，但若命令的内容违反1时，则不受此约束。 只要不违反上述两条，机器人必须自己保卫自己。 机器人的起源 机器人起源于遥控操作器和数控机床 二战期间,为处理放射性材料研制出了遥控的主从式操作器 (连杆机构)。 1949年,由于研制新型飞机时零件加工的需要,美国空军发起了对数控铣床的研制。 1953年,MIT研制出数控铣床(伺服技术与数字技术的结合) 。 机器人的出现及发展 1954,George Devol( 美)提出机器人不一定要象人的样子,但要能做