《仿生機(jī)器人》word版

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1、膁芆蚈蠆膇芅螀羄肅芄蒀螇罿芃薂羂羋節(jié)蚄螅膄芁螇羈肀莁蒆螄羆莀蕿罿袂荿螁螂芁莈蒁肇膇莇薃袀肂莆蚅肆羈蒞螈袈芇蒞蕆蟻膃蒄蕿袇聿蒃螞蝕羅蒂莁裊羈蒁薄螈芀蒀蚆羃膆葿螈螆肂葿蒈羂羈薈薀螄芆薇蚃羀膂薆螅螃肈薅薅羈肄膂蚇袁羀膁蝿肆艿膀葿衿膅腿薁肅肁膈蚄袈羇芇螆蝕芅芇蒅袆膁芆蚈蠆膇芅螀羄肅芄蒀螇罿芃薂羂羋節(jié)蚄螅膄芁螇羈肀莁蒆螄羆莀蕿罿袂荿螁螂芁莈蒁肇膇莇薃袀肂莆蚅肆羈蒞螈袈芇蒞蕆蟻膃蒄蕿袇聿蒃螞蝕羅蒂莁裊羈蒁薄螈芀蒀蚆羃膆葿螈螆肂葿蒈羂羈薈薀螄芆薇蚃羀膂薆螅螃肈薅薅羈肄膂蚇袁羀膁蝿肆艿膀葿衿膅腿薁肅肁膈蚄袈羇芇螆蝕芅芇蒅袆膁芆蚈蠆膇芅螀羄肅芄蒀螇

2、罿芃薂羂羋節(jié)蚄螅膄芁螇羈肀莁蒆螄羆莀蕿罿袂荿螁螂芁莈蒁肇膇莇薃袀肂莆蚅肆羈蒞螈袈芇蒞蕆蟻膃蒄蕿袇聿蒃螞蝕羅蒂莁裊羈蒁薄螈芀蒀蚆羃膆葿螈螆肂葿蒈羂羈薈薀螄芆薇蚃羀膂薆螅螃肈薅薅羈肄膂蚇袁羀膁蝿肆艿膀葿衿膅腿薁肅肁膈蚄袈羇芇螆蝕芅芇蒅袆膁芆蚈蠆膇芅螀羄肅芄蒀螇罿芃薂羂羋節(jié)蚄螅膄芁螇羈肀莁蒆螄羆莀蕿罿袂荿螁仿生機(jī)器人一、仿生學(xué)Bionics研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的科學(xué)。仿生學(xué)一詞是1960年由美國J.E.斯蒂爾根據(jù)拉丁字“bios”(“生命方式”的意思)和字尾“nic”(“具有……的性質(zhì)”的意思)

3、構(gòu)成的。他認(rèn)為“仿生學(xué)是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特徵的方式、或是以類似於生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學(xué)”。儘管人類在文明進(jìn)化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學(xué)的誕生，一般以1960年全美第一屆仿生學(xué)討論會(huì)的召開為標(biāo)誌。【2】仿生學(xué)的研究範(fàn)圍主要包括﹕1.力學(xué)仿生，研究並模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和生物體在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。例如，建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱，既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)域，又可用最少的建材承受最大的載荷。2.分子仿生

4、，研究與模擬生物體中脢的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)後，合成了一種類似有機(jī)化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲。3.能量仿生，研究與模仿生物電器官、生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程。4.信息與控制仿生，研究與模擬感覺器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級(jí)中樞的智能活動(dòng)等方面生物體中的信息處理過程。例如根據(jù)象鼻蟲視動(dòng)反應(yīng)製成的“自相關(guān)測速儀”可測定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟複眼視網(wǎng)膜側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò)的工作原理，研製成功

5、可增強(qiáng)圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標(biāo)檢測的一些裝置。此外，它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制，以及人-機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。5.某些文獻(xiàn)中，把分子仿生與能量仿生的部分內(nèi)容稱為化學(xué)仿生，而把信息和控制仿生的部分內(nèi)容稱為神經(jīng)仿生。仿生學(xué)的範(fàn)圍很廣，信息與控制仿生是一個(gè)主要領(lǐng)域。一方面由於自動(dòng)化向智能控制發(fā)展的需要，另一方面是由於生物科學(xué)已發(fā)展到這樣一個(gè)階段，使研究大腦已成為對(duì)神經(jīng)科學(xué)最大的挑戰(zhàn)。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面──生物模式識(shí)別的研究，大腦學(xué)習(xí)、記憶和思維過程的研究與模擬，

6、生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問題等──是仿生學(xué)研究的主攻方面?？刂婆c信息仿生和生物控制論關(guān)係密切。兩者都研究生物系統(tǒng)中的控制和信息過程，都運(yùn)用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實(shí)用人造硬件系統(tǒng)；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術(shù)科學(xué)的理論出發(fā)，為生物行為尋求解釋。模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點(diǎn)。其目的是要理解生物系統(tǒng)的工作原理，以實(shí)現(xiàn)特定功能為中心目的。在仿生學(xué)研究中存在下列3個(gè)相關(guān)的方面﹕生物原型、數(shù)學(xué)模型和硬件模型。前者是基礎(chǔ)，後者是目的，而數(shù)學(xué)模型則是兩者之間必不可少的橋樑。由於生物系統(tǒng)的複雜性，搞清生物系

7、統(tǒng)的機(jī)制需要相當(dāng)長的研究周期，而且解決實(shí)際問題需要多學(xué)科長時(shí)間的密切協(xié)作，這是限制仿生學(xué)發(fā)展速度的主要原因。5BCIHOMEWORK05黃煒婷【1】一、人工肌肉我們之所以能夠行動(dòng)、舉起重物，靠的是肌肉與骨骼的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。肌肉的最小單元是肌纖維，肌纖維由肌動(dòng)蛋白和肌凝蛋白兩種蛋白質(zhì)交錯(cuò)排列而成。十多年前，美國太空總署為了在外太空工作，計(jì)劃開發(fā)新型的機(jī)器手臂，來完成傳統(tǒng)油壓機(jī)器手臂無法做的精密動(dòng)作。藉由模仿人類手臂肌肉的動(dòng)作，開發(fā)出多種材料，可以藉由電流的通過產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，這類的材料稱為電致動(dòng)聚合物。電致動(dòng)聚合物的動(dòng)作原理和肌肉收縮原理

8、有些不同，隨著電位大小的變化，會(huì)產(chǎn)生不同程度的形狀改變。通電時(shí)，電致動(dòng)聚合物內(nèi)部分子受到電位的影響，使分子排列從原本的結(jié)構(gòu)變成偏往某一端聚集，整個(gè)外觀看起來，就像是整條電致動(dòng)聚合物如同肌纖維一樣彎曲、縮短或伸長。當(dāng)電位的方向改變時(shí)，又會(huì)使電致動(dòng)聚合