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非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

仿生机器人关键技术

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非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

仿生机器人关键技术

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。，涉及到机械

设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此，机

器人领域中需要研究的问题非常多。主要研究问题包括以下五个方面：

1建模问题

仿生机器人的运动具有高度的灵活性和适应性。其一般都是冗余度或超冗

余度机器人，结构复杂，运动学和动力学模型与常规机器人有很大差别，且复

杂程度更大。为此，研究建模问题，实现机构的可控化是研究仿生机器人的关

键问题之一。

2控制优化问题

机器人的自由度越多，机构越复杂，必将导致控制系统的复杂化。复杂巨

系统的实现不能全靠子系统的堆积，要做到整体大于组分之和，同时要研究高

效优化的控制算法才能使系统具有实时处理能力。

3信息融合问题

在仿生机器人的设计开发中，为实现对不同物体和未知环境的感知，都装

备有一定量的传感器。多传感器的信息融合技术是实现其具有一定智能的关

键。信息融合技术把分布在不同位置的多个同类或不同类的传感器所提供的局

部环境的不完整信息加以综合，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛

盾，从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性。

4机构设计问题

合理的机构设计是仿生机器人实现的基础。生物的形态经过千百万年的进

化，其结构特征极具合理性，而要用机械来完全仿制生物体几乎是不可能的，

只有在充分研究生物肌体结构和运动特性的基础上提取其精髓进行简化，才能

开发全方位关节机构和简单关节组成高灵活性的机器人机构。

5微传感和微驱动问题

微型仿生机器人有些已不是传统常规机器人的按比例缩小，它的开发涉及

到电磁、机械、热、光、化学、生物等多学科。对于微型仿生机器人的制造，

需

非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

要解决一些工程上的问题，如动力源、驱动方式、传感集成控制以及同外

界的通讯等。实现微传感和微驱动的一个关键技术是机电光一体结合的微加工

技术。同时，在设计时必须考虑到尺寸效应、新材料、新、工艺等问题。

为了解决以上问题仿真机器人需要采取以下技术：

1.环境感知

目前，在结构化的室内环境中，以机器视觉为主并借助于其他传感器的移

动机器人自主环境感知、场景认知及导航技术相对成熟。而在室外实际应用

中，由于环境的多样性、随机性、复杂性以及天气、光照变化的影响，环境感

知的任务要复杂得多，实时性要求更高，这一直是国内外的研究热点。多传感

器信息融合、环境建模等是机器人感知系统面临的技术任务。

基于单一传感器的环境感知方法都有其难以克服的弱点。将多种传感器的

信息有机地融合起来，通过处理来自不同传感器的信息冗余、互补，就可以构

成一个覆盖几乎所有空间和时间的检测系统，可以提高感知系统的能力。因

此，利用机器视觉信息丰富的优势，结合由雷达传感器、超声波雷达传感器或

红外线传感器等获取距离信息的能力，来实现对本车周围环境的感知成为各国

学者研究的热点。

使用多种传感器构成环境感知系统，带来了多源信息的同步、匹配和通信