大自然一直都能为人类提供丰富的灵感,比如我们从蝙蝠身上学习造出了雷达,从海豚身上受启发并应用到潜艇设计原理上,根据鸟类的飞翔流线来设计飞机、汽车……
为了完成人类布置的任务,机器人通常要到人们无法进入的禁区进行侦查、探测等行动。人类发现,如果机器人可以模仿某些动物的特性,就能够适应更多不同的环境,提高抗风险能力和生存能力。
正因为这样,人们利用生物的结构和功能原理,研制了一系列新技术,仿生学也因此诞生并得到越来越广泛的应用。
(资料图片仅供参考)
仿生机器鱼
中科院自动化所的机器人团队受豹鲂鮄(一种有“腿”,有“翅膀”的鱼,除了在水中遨游,还喜欢在海底爬行,有着巨大的胸鳍)的运动方式启发,研制了一款兼备高速推进和低速稳定性能的仿生机器鱼RobDact。
这个水下“老司机”身长70cm,拥有一对浅黄色半透明波动长鳍和一条大功率双关节尾鳍。传统的水下机器鱼主要靠尾鳍摆动进行运动,头部和身体产生较大晃动,不便进行水下目标观测,但RobDact用胸鳍上下左右摆动调整位置,可以将目标锁定在视野当中,同时又能兼顾速度和方向的精度,良好的推进性能和稳定的运动姿态,可以说是仿生鱼界的“全能选手”。
仿生蚂蚁
德国机器人制造商Festo推出过一款仿生蚂蚁,有完整的“五脏六腑”,一个巴掌大小。这款机器人会模仿蚂蚁的“社会规则”,彼此之间相互协调、沟通、协作。因此,“蚂蚁们”能合作完成任务,而它的六条躯干能保证它快速移动,或钻入狭小的空间执行任务。
蛇形机器人
由中国航天科工三院35所研发的一款蛇形机器人可“下海”为海底油气管道做检测。该蛇形机器人实际上是海底管道漏磁内检测器,可以在管道内部穿梭,利用油气压力穿行,配备高精度漏磁检测技术,可以捕获并存储管道内外壁的腐蚀、缺陷信息,并且能够准确锁定缺陷点。
依靠大容量数据采集、匹配处理技术,它可在短时间获取数据,为管道出具一份全面的“体检报告”。这款应用于8英寸管道的蛇形机器人打破了国外垄断,从核心技术到产品实现,都是中国制造。蛇形机器人能到达很多人们无法到达的空间,帮助人类实现对未知空间的探索。
当今科技水平日益发展,机器人研究领域已经涉及到航天、水域等环境,将来,机器人会在更大程度、更广的范围中从事人类难以完成的工作。这就要求机器人不仅要具备基础的已知条件,还要有适应未知环境的能力。
现有仿生机器人的功能特性仍然与被模仿的生物存在很大差距,究其原因,仿生机器人的研究还存在对生物机理揭示不深,仿生结构、仿生材料、仿生控制、仿生能量等方面都与生物相应特性差距较大等问题,这都限制了仿生机器人的发展。
未来,可以逐步摒弃传统的机器人研究方法,利用多学科优势,并从生物性能出发,使仿生机器人向着结构与生物材料一体化的类生命系统发展,从而在生产生活中发挥更大的作用。
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