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仿生机器人的研究背景（仿生机器人的研究背景和意义）
发布时间：2023-06-13 20:32:28
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大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于仿生机器人的研究背景的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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本文目录:
仿生机器人的定义是什么？其特点是什么
仿生机器人是一种基于生物体结构和行为特征的机器人。它的设计和制造过程是通过研究生物体的生理结构、运动机理和感知特点等，将这些特点与机器人的机械、电子、控制系统等技术相结合，实现机器人的高效、灵活的运动和行为。仿生机器人是机器人技术和生物学、神经科学、机械工程、材料学等多学科交叉的产物。
仿生机器人的特点包括：
模仿生物特征：仿生机器人的设计和制造是以生物体为蓝本进行的，它模仿了生物体的结构和特征，例如骨骼结构、肌肉系统、皮肤感知等，从而实现更加灵活和适应不同环境的运动和行为。
复杂的传感系统：仿生机器人通常具有复杂的传感系统，可以感知和识别周围环境和对象，从而能够做出更加准确的反应和行动。
智能控制算法：仿生机器人采用先进的智能控制算法，可以自主学习和适应不同的环境和任务，从而实现高度灵活的运动和行为。
与人类的高度互动：仿生机器人可以与人类进行高度互动，具有更好的人机接口和交互方式，可以更好地适应人类的需求。
广泛的应用领域：仿生机器人的应用领域非常广泛，包括医疗、教育、环境、军事、航空等领域。例如，仿生机器人可以用于手术机器人、无人机、救援机器人、智能家居等领域，以及探索太空、深海等极端环境中。
高度的可编程性：仿生机器人可以进行高度的编程和控制，从而实现不同的任务和行为。
提高生产效率：仿生机器人可以在工业制造和生产过程中使用，可以提高生产效率和质量，并减少劳动力成本。
实现协作和群体行为：仿生机器人可以与其他机器人或人类进行协作和群体行为，从而实现更加复杂和高效的任务完成。
推动科学技术进步：仿生机器人的研究和应用可以推动科学技术的进步和发展，尤其是在机器人技术、材料科学、控制技术、人机交互等领域的研究和应用。
与此同时，仿生机器人可以为解决人口老龄化问题做出一定的贡献。随着全球人口老龄化现象的加剧，人们需要寻找新的解决方案来应对老年人口的日益增加和健康需求的不断提高。以下是仿生机器人在这方面所做的贡献：
健康护理：仿生机器人可以用于老年人的健康护理，例如提供身体活动和康复治疗、监测健康状况、提供药物管理和协助日常生活等服务。
社交互动：仿生机器人可以作为老年人的伴侣，提供社交互动和陪伴服务，从而改善老年人的生活质量。
安全监控：仿生机器人可以监测老年人的生活环境和活动，以及提供紧急救援服务，从而确保老年人的安全和保健。
家庭服务：仿生机器人可以在家庭中提供日常生活服务，例如清洁、烹饪、购物等，从而减轻老年人的日常负担，提高生活质量。
护理人员辅助：仿生机器人可以作为护理人员的辅助工具，提高护理效率和质量，从而减轻护理人员的工作压力和负担。
总之，仿生机器人可以为老年人提供更好的健康护理、社交互动、安全保障和日常生活服务，从而改善老年人的生活质量和促进老龄化社会的可持续发展。
——燕子机器人.中国
什么是仿生机器人？
仿生机器人运动是仿生设计的一个新兴分支。它是从自然界中学习概念并将它们应用于实际工程系统的设计。更具体地说，这个领域是关于制造受生物系统启发的机器人。仿生学和仿生设计有时会混淆。仿生学是模仿自然，而仿生设计则是向自然学习，并创造一种比在自然中观察到的系统更简单且更有效的机制。仿生学已经促成了机器人学的另一个分支——软机器人学的发展。生物系统已经根据它们的栖息地针对特定任务进行了优化。然而，它们是多功能的，并不是只为一种特定功能而设计的。仿生机器人是研究生物系统，并寻找可能解决工程领域问题的机制。然后，设计人员应该尝试简化和增强针对特定任务的机制。仿生机器人科学家通常对生物传感器(如眼睛)、生物执行器(如肌肉)或生物材料(如蜘蛛丝)感兴趣。大多数机器人都有某种运动系统。因此，本文介绍了不同的动物运动模式和相应的仿生机器人的例子。仿生机器人研究
仿生机器人是指依据仿生学原理，模仿生物结构、运动特性等设计的机电系统，已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。研制仿生机器人的灵感来源于自然界中的动物，比如蜥蜴是有着优秀运动能力的爬行动物，能够在断壁残垣中自由穿行，对蜥蜴爬行动作的研究可为仿生救灾机器人的研究提供理论基础。
根据仿生学的主要研究方法，需要先研究生物原型，将生物原型的特征点进行提取和数学分析，获取运动数据，建立运动学和动力学计算模型，最后完成机器人的机械结构与控制系统设计。
吉林大学威海仿生研究院的研究人员在进行生物原型研究及数学建模时，需要观察蜥蜴运动时的姿态，为此他们在蜥蜴的身体及四肢的粘贴反光标记点，使用NOKOV（度量）光学三维动作捕捉镜头捕捉标志点并获取各点空间坐标。依赖于动作捕捉系统强大的数据处理功能，可通过后处理模块计算出蜥蜴足端与脊椎的三维运动轨迹、运动时身体的摆动角度、运动的速度与加速度。
NOKOV度量动作捕捉的采集频率可达到380Hz，保证采集的运动数据不会失真。利用这些生物原型的特征点信息，研究者可建立蜥蜴运动的计算模型，从而为仿生机器人设计制造提供理论基础。
仿人机器人的研发背景
2000年11月29日，中央电视台《新闻联播》报道：我国首台类人型机器人研制成功。11月30日，全国各大报都在显著位置发表了这一消息。许多人问：何为仿人型机器人？仿人型机器人的问世标志了什么？世界及中国仿人型机器人发展到什么水平？大多数的机器人并不像人，有的甚至没有一点人的模样，这一点使很多机器人爱好者大失所望，很多人问为什么科学家不研制像人一样的机器人呢？其实，科学家和爱好者的心情是一样的，一直致力于研制出有人类外观特征、可模拟人类行走与其基本操作功能的机器人。
由于仿人型机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志，因此，世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。日、美、英等国都在研制仿人形机器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的进展。日本本田公司于1997年10月推出了仿人形机器人P3，美国麻省理工学院研制出了仿人形机器人科戈（COG），德国和澳洲共同研制出了装有52个汽缸，身高2米、体重150公斤的大型机器人。本田公司最新开发的新型机器人“阿西莫”，身高120厘米，体重43公斤，它的走路方式更加接近人。我国也在这方面作了很多工作，国防科技大学、哈尔滨工业大学研制出了双足步行机器人，北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学研制出了多指灵巧手等。
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