机器人概论资源 李云江 第7章 仿生机械学.ppt

7.6.5仿生企鹅 这种仿生企鹅通过其特殊的鳍可在水中像真实企鹅一样游动，另一种体型稍大的充满氦气的仿生企鹅也可在空中“漂游”。这些仿生企鹅在德国汉农沃-梅塞（Hannover Messe）贸易展览会上展出。这两种仿生企鹅都携带着由柏林EvoLogics研制的3D声纳系统，该系统能够监控企鹅的周围环境，避免与水池壁或其他企鹅相碰撞。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.4机器龙虾 机器龙虾(如图）是艾尔斯为美国海军位于东北的海洋学中心研制。机器龙虾拥有很高的灵活性，可用于探测水下矿藏。就像真龙虾一样，这种小型机器人也长着能够感知障碍物的触须，8条腿允许它们朝着任意一个方向移动，爪子和尾巴则帮助它们在湍急的水流以及其它环境下保持身体稳定性。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.6机器苍蝇 哈佛大学研制出了一款体型小巧的机器苍蝇，可用于隐蔽地侦察有毒物质。目前，首只机器苍蝇原型机已经制造完毕，重量只有60毫克，翼展不超过3厘米。 为了让机器苍蝇看起来更像是真正的苍蝇，研究人员在研制过程中还用到了激光加工技术。借助激光，科学家们成功制造出了极其纤薄的碳纤维薄片。通过将这些碳纤维薄片进行连接，研究人员成功地将各种功能组件连接在了一起。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.7机器雨燕 一种模拟雨燕似的机器鸟——机器雨燕进行首次飞行后，证实其可变形的羽毛翅膀的飞翔能力不同凡响，它能像普通雨燕那样改变翅膀的形状，高速灵活地飞行。 机器雨燕翼展达51 厘米，重量不超过80克，携带3个微型摄像机，可以让它成为翱翔天空的空中间谍。此外，其电子马达可以驱动它跟随真鸟群飞行20分钟，在不打扰野鸟的情况下对野鸟进行科学观察；或盘旋在人群或车辆上方，为政府和司法部门执行一个小时的对地侦察。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.8仿生蚱蜢跳跃机器人 由瑞士洛桑联邦理工学院智能系统实验室的研究人员发明的仿生蚱蜢跳跃机器人就身长和体重而言，其跳跃距离比现存任何跳跃式机器人都要远出10倍以上。洛桑联邦理工学院的研究生米可-科瓦克表示：“我们设计的这个机器人拥有同蚱蜢一样的跳跃性能。沙漠蚱蜢身长只有3厘米，可是它的跳跃距离高达1米。为了设计出跳跃性能如此好的机器人，我们对蚱蜢进行了仔细分析，并应用了同样的生物力学设计原理。” 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.9仿生机器壁虎 仿生机器人壁虎“神行者”作为一种体积小、行动灵活的新型智能机器人，有可能在不久的将来广泛应用于有哪些信誉好的足球投注网站、救援、反恐，以及科学实验和科学考察。机器人壁虎能在各种建筑物的墙面、地下和墙缝中垂直上下迅速攀爬，或者在天花板下倒挂行走，对光滑的玻璃、粗糙或者粘有粉尘的墙面以及各种金属材料表面都能够适应，能够自动辨识障碍物并规避绕行，动作灵活逼真。其灵活性和运动速度可媲美自然界的壁虎。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 7.6.10仿生快速穿越沙地机器人 对于大多数车辆而言，一旦陷入沙地便无计可施，只有等待救援。美国科学家利用仿生学研制出一种机器人，它通过模仿沙漠动物的移动技巧，可以快速安全地穿越松散的地形。 穿越松软沙地时，机动车高速行驶的后果往往是陷入“沙沼”无法自拔，其主要原因在于车辆的重量使得松散的沙地在轮胎下方塌陷。美国宇航局火星探测器等也受同样问题困扰：如果它们的“肢体”在结构松软的表面前进得过快，探测器便有下陷的危险；而慢速行驶则会让它们在穿越这种地带时浪费太多时间。 佐治亚理工学院科学家丹尼尔·戈德曼领导的研究小组找到了一个折中的方法。他们注意到，沙漠中生活的蜥蜴和蟑螂等动物在穿越沙漠时有独特的方法：它们的四肢在与沙地接触过程中运动非常缓慢，而在四肢腾空至再次触地之前的运动则非常迅速。这使得这些动物能够在松散的沙漠中安全快速前行。 第7章 仿生机械学 7.6 仿生机械实例 * 仿生机械(bio-simulation machinery)是模仿生物的形态、结构和控制原理，设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。仿生机械学研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。生物力学研究生命的力学现象和规律，包括生物体材料力学、生物体机械力学和生物体流体力学；控制体是根据从生物了解到的知识建造的用人脑控制的工程技术系统，如机电假手等；机器人则是用计算机控制的工程技术系统。仿生机械学是以力学或机械学作为基础的，综合生物学、医学及工程学的一门边缘学科，它既把工程技术应用于医学、生物学，又把医学、生物学的知识应用于工程技术。它包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。 第7