黑科技!逆天仿生动物以假乱真!

企业供稿 2017-07-18

机器人仿生机器人科技

2769 字丨阅读本文需 6 分钟

  l随着人工智能的快速发展,越来越多的,开始走进人们的世界。除了,科学家从自然中获取灵感设计的“仿生”机器人,也发挥了越来越重要的作用。“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前在西方国家,机械宠物十分流行,另外,仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务、蛇形机器人可以狭小的缝隙进行探测任务、鱼形机器人可以检测水质······这些有着动物外形的仿生机器人具有广阔的开发前景。

  不论何时,对仿生机械(器)的研究,都是多方面的,也就是既要发展模仿人的机器人,又要发展模仿其他生物的机械(器)。机器人未问世之前,人们除研究制造自动偶人外,对机械动物非常感兴趣,如传说诸葛亮制造木牛流马,现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具,法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等,都非常有名。

  几年前,科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟,它能模仿母兀鹰,准时给小兀鹰喂食;日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹,能进行深海控测,采集岩样,捕捉海底生物,进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼,长1.32米,由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴,能像真的鱼一样游动,速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月,由它测绘海洋地图和检测水下污染,也可以用它来拍摄生物,因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。

  下面小编就给大家介绍几款有趣的仿生机器人:

  

  大狗机器人是由波士顿动力学工程公司(Boston?Dynamics)专门为美国军队研究设计,目前来看,这部机器人可以的算是四足机器人中最具有代表性的一种防生器人了。大狗具有良好的负重能力,平稳性和鲁棒性极好,可以帮助人类承担运送弹药和物资等的任务,由于可以跑得比人类还快,而且具有钢铁之躯,所以可以作为良好的战斗前锋队,并且其身上装有视觉以及定位系统,可以很好的完成跟随等任务。美军正在将阿富汗作为测试大狗试验场。

  通过对大狗在雪地、泥地以及岩石琐屑等恶劣地质条件下的测试得到,?大狗可以跳跃至1.1米的高度,携带154千克的重物,并且可以完成路程10千米,时长约2.5小时的长途跋涉。

  其实,波士顿动力还推出里一款小狗机器人(LittleDog),这款机器人主要是用于一些基础研究,例如对电机的学习,对动力的控制,对环境的感知,以及轮胎式运动(其脚部采用轮式)。小狗身体内的主机可以通过传感器采集到关节角,电机电流,身体朝向,以及脚掌与地面的应力。其已经在麻省理工,斯坦福,卡内基梅隆,南加州等大学作为DARPA资助下的的一项研究被广泛利用。

  猎豹机器人做的比较好的机构主要有两家,一个是波士顿动力,一个是麻省理工学院。

  波士顿动力的猎豹机器人通过背后的铰链关节的来回运动,通过改变运动的步长和步频来实现机器人速度的改变,这里的灵感也正是来自以模仿真实动物的运动特性。目前波士顿动力的猎豹机器人在实验室的一台跑步机上完成这各项试验。在跑步机上,Cheetah通过一台液压泵进行动力提供。下一代的猎豹机器人,又名WildCat(野猫),将会离开绳索的牵绊,在陆地上真正的跑动起来。目前波士顿动力的猎豹机器人是世界上运动速度最快的腿式机器人,约为29迈,打破了MIT在1989年创下的13.1迈的历史记录。Cheetah目前受美国国防高级研究计划局(DARPA)的最大限度移动和操控项目(Maximum?Mobility?and?Manipulation?program)的资助。

  MIT?Cheetah通过研究真实生物的肌腱结构,认为肌腱结构能够减小冲击力,增加了腿部的强度。通过有限元分析,研究人员设计了类似的肌腱结构足部,并在两个肌腱之间加入了弹簧以增加一定的柔顺性。这就使得MIT?Cheetah具有十分出色的弹跳及越障能力。而且通过对关节处驱动 电机的改装以及尾巴的加入,使得MIT?Cheetah拥有高速奔跑的能力和良好的平衡性。通过实验,其可以在8.3千米每小时的速度下奔跑2.23小时,或者运用3千克的电池跑10千米。

  波士顿动力的RiSE机器人

  壁虎由于其可以沿着垂直墙面进行爬行的优点和特性,也自然被拿来作为仿生的对象。做壁虎机器人的机构比较多,目前比较成熟的是斯坦福大学的Stickybot三代以及波士顿动力的RiSE。

  Stickybot三代是在Stickybot平台上发展起来的,它有四条腿,每条腿有四个自由度,其中包括了在垂直墙上进行攀爬的主要部位——腕部。

  壁虎机器人能吸附在墙上的主要原理是,在每个吸力手上,都有数百万根由人造橡胶制造的毛发,每根细毛的直径大约只有500个纳米左右,长度则只有不到2微米,毛发和垂直表面分子们之间会产生分子弱电磁引力,也叫“范德瓦尔斯力”。这个力可以使壁虎机器人吸附到垂直面上。

  Stickybot?III体长36厘米,速度5厘米每秒;RiSE体长25厘米,速度30厘米每秒。壁虎机器人由于其可以吸附在墙上行走的特性,可以代替人类来执行反恐 侦查、地震搜救等“高难度”的任务。

  4、袋鼠机器人

  袋鼠机器人由仿生机器人领域的又一重量级公司FESTO研发而成。

  袋鼠机器人的动力系统为气动,主控板是电源供电,它腿部的?“肌腱”,是一种压缩

  这款机器人身高超过1米,体重约合7千克,其每次实现的跳跃动作大致在40厘米高、80厘米长的范围内。

  SmartBird是由德国Festo的科学家破解鸟的飞行原理而研制出一款机器鸟,不仅能够完美模拟鸟类飞行,同时也极为逼真,令人难辨真伪。

  它的双翼不仅可以上下拍动,还可以按照一定角度扭转,使这只极轻量的“鸟”非常符合空气动力学原理并具有极佳的灵活性。

  它可以自主地启动、飞翔和降落,真正的鸟看到一定也以为它就是同类。

 

  仿生水母AquaJelly是一种模拟浮游行为的自控系统,由一个透明的半球和八根动力触须组成。中间是一个防水的激光烧结体,其中有一个中心电动马达、两个锂离子聚合物电池,还有可充电控制单元和用于防冲板的伺服马达。

  仿生水母的灵活性与便捷性体现了人工智能方面的研究成果,将在海底勘探和航空航天等领域有着光明的前景。

 

  这款外形酷似蜻蜓的BionicOpter机器人拥有蜻蜓的各项特征,能够在空中随意飞行或盘旋,并且能够做出相当复杂的飞行动作。这才是真正的未来飞行器!

  BionicOpter成为第一个能够模拟直升机、有翼飞行器以及滑翔机飞行状态的机器人,尽管它设计极为复杂,用户还是可用智能手机轻松操控完成减速飞行、突然转向、甚至倒退飞行等复杂的飞行任务。

  机器蚂蚁大小与成人手掌相近,比真实蚂蚁大许多,它们是通过3D打印出来的。头部和整个身躯都布满电路,嘴部钳子和腿部爪子都使用了陶瓷致动器,可快速、精准地活动。

  每一只蚂蚁都是“仿生网络”的一员,通过无线网络通信多只蚂蚁可以协同工作,搬动较重的物体。蚂蚁上还安装了导电电线,它只需将自己按到电源上就能自动充电。

  eMotion蝴蝶仿生机器人简直可以用艺术品来形容了,太漂亮了。每一个都能独立操作,通过能够独立控制的翼来调整自己,并能按照预编程的路线飞行。

  它们身上装配了许多红外传感器,避免飞行过程中互相碰撞。翼展长有50cm,身体重量仅为32g,翅膀每秒摆动1-2次,速度可达2.5米/秒,每次充电后可持续飞行3到4分钟。

  由Disney?Research?联同苏黎世联邦理工学院学生所开发的这款仿海龟机器人名为BeachBot。BeachBot长不到2英尺,宽和高不足15英寸,目前主要用于沙滩作画,7个电机可以帮助BeachBot把耙子部署到位,描出宽度从2英寸到15英寸不等的艺术画笔效果,球形状的气球轮子让机器人遍历所有类型的沙滩而不留痕迹,以免毁坏沙画。

  无论是大狗机器人、猎豹机器人还是海龟机器人,都是我们通过对自然界的天才们进行观察和研究后,利用他们经过数百年进化后得到的出色的外形特点与运动特性而设计出的仿生机器人。这些机器人很多都可以用来充当我们人类助手,通过它们来完成我们人类不能完成的一些任务。

  

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