仿生机器人.doc
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仿生機器人ㄧ、簡介仿生機器人是人類模仿動物的構造、生理感測系統、外貌等等,所研發出來的機器人。二、研究動機雖然機器人問世已經有一段很長的時間了,但現階段的機器人百分之九十以上都是工業用機器人,也就是所謂的多關節機械手臂或是多自由度機器人,但是這些機器人和人類所想像的機器人相比之下,就是可靈活活動空間小、無法自由活動、動作呆板等等。由於人類已經研究機器人許多年,卻ㄧ直無法達到隨心所欲行動的境界,因此人類便開始模仿自然界中動物的行為模式(包括人),來製造機器人,因為現今的動物已經經過了數十億年的演化,其行為模式早已千錘百鍊毫無破綻,所以若機器人能完全模仿動物從內而外,相信人類總有一天會製造出可隨心所欲移動的機器人。三、科技近況現今的仿生機器人已有許多種,以下將介紹三種訪身機器人(一)仿生人右圖為日本本田公司在2004年所推出的人型機器人,這種機器人擁有三項關鍵技術:“調整姿勢”技術使之能像人一樣自然跑動:“自行連續運動”技術使之能自行變更目的地行走路線﹔“加強視覺和動力傳感器”技術使之在與人碰面時能順暢地交流。新版機器人身高約130公分,狀似宇航員。它身上所裝CPU數據處理能力相當於5部個人電腦,安裝的紅外射頭部攝影機及感應器使其能躲避障礙物並在奔跑時保持平衡。機器人手腕部分的感應器使它能在人的牽引下行走,如被輕輕推擠,機器人還會後退。新款機器人每小時可跑3千米,走路速度也比上一版本快了近一倍。它的臀部能夠轉動,從而減少了奔跑時著地所帶來的震動。本田公司的技術人員稱,新版機器人能夠在樓梯上行走,也可以與人進行簡單對話。當人們向它伸出手時,它還能握住人們的手。而以前人們必須主動去握住機器人的手。但新版機器人不能在斜坡上奔跑,也不能在很不平整的路面行走,本田公司的研發目標是希望在2010年時,能研發出可在辦公室協助人類辦工的機器人。(二)仿生鼠下圖為仿鼠機器人行走迷宮的情形由英國布裏斯托爾實驗室在2007所開發的仿真老鼠大腦控制的機器人,經過迷宮實驗測試,表明此機器人能像真老鼠一樣行動自如。墨西哥ITAM理工學院的機器人專家阿爾佛雷德(AlfredoWeitzenfeld)負責此項工作,改編由日本索尼公司開發的機器狗AIBO的控制軟件程序。當改進後的老鼠機器人放在迷宮時,它會像真老鼠一樣,使用標記來探索前進道路,而此機器人的生物靈感控制軟件採用“場所細胞”的功能模式,這是大腦海馬區域的神經細胞,可以幫助真老鼠形成環境地圖。當動物在熟悉的環境時,它們就會激活。此機器人的任務是要複製上個世紀80年代理查德莫裏斯(RichardMorris'''')的經典水迷宮實驗。通過此實驗,是想瞭解神經細胞是如何解決空間問題的。阿爾佛雷德還與神經科學家合作,開展真老鼠實驗。“我們的目標是通過測試新的假定,擴大我們現有機器人的模式,”他說,“再讓真老鼠完成相應的實驗,以進一步瞭解老鼠的空間記憶和領悟過程。”機器人認路的挑戰之一是能讓機器人產生其周身環境的地形圖的同時計算出自己所在的位置。此挑戰叫同時定位與繪圖,簡稱SLAM。“我們相信此工作還會產生靈感,新的機器人會更加接近SLAM,更會學習,”阿爾佛雷德說。英國布裏斯托爾機器人實驗室的克裏斯(ChrisMelhuish)表示,其他研究人員已經做了類似的仿真實驗,不過,這是在真實環境下進行的首次測試。這可能會有很大不同,將會為機器人生產更加強大的控制軟件。阿爾佛雷德贊同說:“這增加了工作的複雜性,但讓我們更好地瞭解在真實和人造系統中發現的真正的複雜性。(三)仿生魚下面兩圖為仿生魚在水中的情形由中國國家科學院所研發的仿生魚,此魚身高80釐米,具備多種傳感器、視覺、語音辨識與會話功能為一體,該院複雜系統與智能實驗室侯增廣副研究員介紹說,移動機器人的基本結構包括傳感器、控制器和運動結構,傳感器由位於機器人底層十六個觸覺紅外傳感器、位於機器人中央兩層的十六個超聲傳感器和十六個紅外傳感器以及位於機器人頂部的攝像機(CCD)所組成。移動機器人在多傳感器信息融合的基礎上,完成感覺周圍環境的情況、變化等各項外界感覺功能,再由“心臟”——中央處理器(CPU)將獲取的各種信息綜合起來進行處理,從而使其理解自己的狀態和所處外部環境信息,實時做出運動控制決策:躲避障礙物、尋找最優路徑;實現自主移動、定點運動、軌跡跟踪、漫遊等。侯增廣稱,一方面,移動機器人無需人的干預,能自主完成運動導航、躲避障礙物等功能;另一方面,人們可以利用多樣化的手段對它實施各種方式的控制,包括可通過鍵盤和鼠標發送控制命令、執行人發給它的語音命令、通過互聯網絡對其進行遙控等,有了這些多樣化控製手段,使得機器人也可為包括盲人在內的殘疾人提供服務。中科院自動化所給這位移動機器人取