《仿生机器人》word版

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2、罿芃薂羂芈节蚄螅膄芁螇羁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莅螈袈芇莅蒇蚁膃蒄蕿袇聿蒃蚂蚀羅蒂莁袅羁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蚀芅芇蒅袆膁芆蚈虿膇芅螀羄肃芄蒀螇罿芃薂羂芈节蚄螅膄芁螇羁肀莁蒆螄羆莀蕿罿袂荿螁仿生機器人一、仿生學Bionics研究生物系統的結構和性質以為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。仿生學一詞是1960年由美國J.E.斯蒂爾根據拉丁字“bios”(“生命方式”的意思)和字尾“nic”(“具有……的性質”的意思)

3、構成的。他認為“仿生學是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特徵的方式、或是以類似於生物系統方式工作的系統的科學”。儘管人類在文明進化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學的誕生，一般以1960年全美第一屆仿生學討論會的召開為標誌。【2】仿生學的研究範圍主要包括﹕1.力學仿生，研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如，建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，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結構後，合成了一種類似有機化合物，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、生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程。4.信息與控制仿生，研究與模擬感覺器官、神經元與神經網絡、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如根據象鼻蟲視動反應製成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟複眼視網膜側抑制網絡的工作原理，研製成功

5、可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的一些裝置。此外，它還研究與模擬體內穩態，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人-機系統的仿生學方面。5.某些文獻中，把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生，而把信息和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。仿生學的範圍很廣，信息與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智能控制發展的需要，另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智能和智能機器人研究的仿生學方面──生物模式識別的研究，大腦學習、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調問題等──是仿生學研究的主攻方面。控制與信息仿生和生物控制論關係密切。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程，都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬件系統；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術科學的理論出發，為生物行為尋求解釋。模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的是要理解生物系統的工作原理，以實現特定功能為中心目的。在仿生學研究中存在下列3個相關的方面﹕生物原型、數學模型和硬件模型。前者是基礎，後者是目的，而數學模型則是兩者之間必不可少的橋樑。由於生物系統的複雜性，搞清生物系

7、統的機制需要相當長的研究周期，而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作，這是限制仿生學發展速度的主要原因。5BCIHOMEWORK05黃煒婷【1】一、人工肌肉我們之所以能夠行動、舉起重物，靠的是肌肉與骨骼的協調運動。肌肉的最小單元是肌纖維，肌纖維由肌動蛋白和肌凝蛋白兩種蛋白質交錯排列而成。十多年前，美國太空總署為了在外太空工作，計劃開發新型的機器手臂，來完成傳統油壓機器手臂無法做的精密動作。藉由模仿人類手臂肌肉的動作，開發出多種材料，可以藉由電流的通過產生收縮現象，這類的材料稱為電致動聚合物。電致動聚合物的動作原理和肌肉收縮原理

8、有些不同，隨著電位大小的變化，會產生不同程度的形狀改變。通電時，電致動聚合物內部分子受到電位的影響，使分子排列從原本的結構變成偏往某一端聚集，整個外觀看起來，就像是整條電致動聚合物如同肌纖維一樣彎曲、縮短或伸長。當電位的方向改變時，又會使電致動聚合