生物机器人综述
仿生机器人综述
• 水下仿生机器人
水下机器人又称为水下无人潜器，是一种工作于水下的极限作业机 器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器。水下环境恶劣危 险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
•
英国埃塞克斯大学的环境检测机器人 主要用于环境检测和绘制3D污染图
机器鱼
鱼类的高效、快速、机动灵活的水 下推进方式吸引了国内外的科学家们从 事仿生机器鱼的研究。
极简的用料和轻量的结构使得资源和 能源的消耗降到最低。
• 陆地仿生机器人
• 仿人机器人
在仿人机器人领域，日本和美国的研 究最为深入。日本方面侧重于外形仿真， 美国则侧重用计算机模拟人脑的研究。国 防科技大学也于2001年12月独立研制出了 我国第一台仿人机器人。
左图为日本本田公司研制的仿人机器 人ASIMO，是目前世界上最先进的仿人行走 机器人。ASIMO身高1.3米，体重54公斤， 它的行走速度是0-6km/h。最新版ASIMO， 除具备了行走功能与各种人类肢体动作之 外，更具备了人工智慧，可以预先设定动 作，还能依据人类的声音、手势等指令， 来从事相应动作，此外，他还具备了基本 的记忆与辨识能力。
• 机器蛙
在崎岖多障碍的外星表面，跳跃显然 是一种理想的行动方式，在低重力环境下， 跳跃更是一种高效使用能量的运动方式。 左图为美国宇航局喷气推进实验室研制的 机器蛙形状有点像青蛙，质量不超过1.3千 克。
仿生机器人技术综述
仿生机器人技术综述
随着科技的进步和现代化生产方式的日益普及，机器人技术得到了越来越多的应用，而仿生机器人技术则成为了近年来机器人技术领域里面的热门话题。仿生机器人技术与生物学和机械工程等领域的交叉，有望为未来的智能系统开发带来更多可能性，该技术于上世纪70年代的初期开始研究，目前已经得到了广泛的应用。本文将从定义、应用领域、技术要素、发展趋势四个方面来对仿生机器人技术进行综述。
一、定义
仿生机器人技术是指将生物学的原理、方法、模式运用于机器人技术的研究中，以提高机器人的运动能力、感知能力、认知能力等方面的综合优化。其目的是模仿复杂的、适应性高的生物系统特性，从而创造具有人类智能水平的机器人系统。仿生机器人技术不仅仅是传统机器人技术的拓展，还是多学科、交叉学科的融合。
二、应用领域
仿生机器人技术已经成为了一项十分具有前途的技术，应用范围广泛，其中包括：
1. 军事应用领域：海军、陆军和空军等军事部门可用仿生机器人执行任务，以减轻军人的负担和提高作战实力。
2. 医疗保健领域：仿生机器人在医疗卫生领域也有广泛的应用，例如，可以制造人工义肢，协助残障人士进行运动。
3. 机器人研制领域：仿生机器人技术对未来机器人的研制起着
重要的帮助作用。许多自然生物所拥有的特征能被模仿与加以应
用到机器人的设计中。
4. 环境监测领域：仿生机器人能够应用于环境监测，例如，海
洋监测、地震勘测、火山观测等，从而极大地提高了数据的准确
性和对于环境变化的及时预测能力。
三、技术要素
仿生机器人技术的核心技术主要包括：感知技术、控制系统、
仿生机器人综述报告
仿生机器人综述报告
一、引言
随着科技的不断发展，仿生机器人作为一种新型智能机器人，已经逐渐引起了人们的关注。仿生机器人是指模仿动物或植物的外形、结构和功能设计出来的机器人。它们可以模拟动物或植物的行为，具有很强的适应性和灵活性。本文将对仿生机器人进行综述。
二、仿生机器人的分类
根据仿生机器人所模拟的动物或植物不同，可以将其分为多种类型。以下是几种常见的类型：
1.鸟类仿生机器人：这种机器人通常具有翅膀并能够飞行，它们可以用于监测环境和空气质量等方面。
2.昆虫类仿生机器人：这种机器人通常具有六条腿和翅膀，并且非常小巧轻便。它们可以用于勘测地形、搜索救援等方面。
3.水下仿生机器人：这种机器人通常具有鱼类或海豚等水下动物的外形和运动方式，可以用于海洋勘测、水下救援等方面。
三、仿生机器人的应用
仿生机器人有着广泛的应用领域，以下是几个常见的应用领域：
1.环境监测：鸟类仿生机器人可以用于监测空气质量，水下仿生机器人可以用于海洋勘测。
2.救援：昆虫类仿生机器人可以用于搜索救援，水下仿生机器人可以用于水下救援。
3.军事领域：仿生机器人可以用于侦察、炸弹拆除等方面。
4.医疗领域：仿生机器人可以模拟动物或植物的运动方式，帮助恢复运动能力。
四、仿生机器人的优势
与传统机器人相比，仿生机器人具有以下优势：
1.适应性强：由于仿生机器人模拟了动物或植物的外形和运动方式，因此它们在不同环境中具有更好的适应性。
2.灵活性高：由于仿生机器人具有类似动物或植物的结构和运动方式，因此它们在行动时更加灵活。
3.能耗低：由于仿生机器人采用了动物或植物的结构和运动方式，因此
软体机器人综述
软体机器人综述
随着科技的不断发展，机器人已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。而软体机器人作为机器人领域中的一种新兴技术，具有其独特的优势和特点，受到了广泛的和研究。本文将对软体机器人的研究现状、发展趋势以及应用领域进行综述。
软体机器人是一种由柔性和可延展材料构成，具有类生物体运动和适应能力的机器人。与传统机器人相比，软体机器人具有更好的适应性和灵活性，可以适应各种复杂的环境和任务。目前，国内外的研究者们已经开发出了多种不同类型的软体机器人，如仿生机器人、柔性机器人、可穿戴机器人等。
其中，仿生机器人是软体机器人领域中的一个研究热点。这种机器人可以通过模仿生物体的形态和运动方式来实现类似生物体的运动和
适应能力。例如，一些仿生机器人可以模仿鸟类的飞行方式，实现飞行和空中悬停等动作。另外，柔性机器人也是一种重要的软体机器人类型。这种机器人通常由柔性的材料构成，可以通过改变自身的形状和大小来实现运动和适应。例如，一些柔性机器人可以通过改变自身的形状来实现爬行、滚动等动作。
随着技术的不断发展，软体机器人的发展也呈现出一些新的趋势。软
体机器人的智能化程度将不断提高。未来的软体机器人将更加智能化，可以通过感知和识别环境来实现自适应和自主决策。软体机器人的可穿戴性和便携性将不断提高。未来的软体机器人将更加轻便和灵活，可以适应各种不同的环境和任务。软体机器人的制造工艺将不断改进。未来的软体机器人将更加精细和可靠，可以通过大规模生产来实现商业化应用。
软体机器人的应用领域非常广泛，可以应用于医疗、军事、救援、服务等领域。在医疗领域中，软体机器人可以用于手术辅助、康复训练等方面。在军事领域中，软体机器人可以用于侦察、探测、排爆等方面。在救援领域中，软体机器人可以用于搜救、排险等方面。在服务领域中，软体机器人可以用于家政、餐饮、酒店等方面。
机器人技术发展综述
机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够摹拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术.是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域.也是一个国家工业自动化水平的重要标志。针对20 世纪国内外机器人技术的发展历程和21 世纪知识经济的兴起，对21 世纪机器人技术的发展趋势作了预测。
机器人技术机器人分类发展趋势智能化
第一次工业革命以来，随着各种自动机器、动力机械的问世，创造机器人开始由梦想转入现实，许多机械式控制的机器人，主要是各种箱巧的机器人玩具和工艺品应运而生。1768—1774 年间，瑞士钟表匠德罗斯父子，设计创造了三个像其人一样大小的写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。它们是由凸轮控制和弹箕驱动的自动机器，至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。1893 年，加拿大人摩尔设计创造了以蒸汽为动力的能行走的机器偶人“安德罗丁”。这些事例标志着人类对于创造机器人从梦想到现实这一漫长道路上前进了一大步。
1958 年，美国联合控制公司的研究人员研制出第一台机器人原型。1959 年，美国的UNIMATION 公司推出了第一台工业机器人。随着工业自动化技术和传感技术的不断发展，工业机器人在上世纪60 年代进入了成氏期，并逐渐被应用于喷涂和焊接作业之中，开始向实用化的方向迈进。
随着工业自动化技术和传感技术的不断发展，工业机器人在上世纪60 年代进入了成长期，并逐渐被应用于喷涂和焊接作业之中，开始向实用化的方向迈进。到了上世纪70 年代，工业机器人已经实现了实用化，当时的日本根据自身
国内机器人教育研究发展综述
01 一、引言
03 三、结论
目录
02 二、综述 04 参考内容
一、引言
随着科技的不断发展，机器人教育在国内外备受。特别是在中国，政府和社 会各界对机器人教育的重视与日俱增。机器人教育不仅能够培养学生的创新能力 和实践能力，还能为国家科技创新和经济发展提供强有力的支持。本次演示将对 国内机器人教育研究的发展进行综述，旨在梳理当前研究的主要成果和不足，为 后续研究提供参考。
感谢观看
国内教育集团化办学在实践中得到了广泛的应用。例如，上海教育集团、北 京教育集团、广东教育集团等，通过资源整合、品牌共享、多元化发展等方式， 取得了显著的成果。其中，上海教育集团以“优质、均衡、特色”为发展理念， 积极推进区域教育现代化；北京教育集团则注重品牌建设，通过名校带弱校的方 式，实现教育资源的均衡配置；广东教育集团则以“多元、创新、优质”为发展 理念，注重学生综合素质的培养。
内容二：海洋教育国内研究的争 论焦点
ห้องสมุดไป่ตู้
在海洋教育的研究过程中，学者们提出了一些不同的观点。争论的焦点主要 集中在以下几个方面：
1、海洋教育的定义与范畴：关于海洋教育的定义尚未达成共识。一些学者 认为海洋教育应侧重于海洋科学、技术、工程等方面的知识传授，而另一些学者 则主张将海洋教育纳入更广泛的环境教育、可持续发展教育的范畴。
国外微厘米级微型机器人发展综述
国外微厘米级微型机器人发展综述中国船舶集团有限公司第七一四研究所 马晓晨 方 楠 张 旭
图2 第六代HAMR 微型机器人图3 MiliDelta 机器人
MiliDelta 振动机器人由哈佛大学和韩国亚洲大学年联合研发。机器人采用印刷电路微机电系统制造技术制造，尺寸为15mm ×15mm ×20mm 此外，美国密歇根大学于2017年研制出一种尺寸为5mm ×2mm 的六足微型薄膜机器人，同样采用了锆钛酸铅压电薄膜致动器，并以聚一氯代对二甲苯（Parylene C ）改善压电薄膜的脆性，如图4所示。机器人的足部、髋部和膝部均装有致动器，可通过交替致动驱动机器人运动。激励电压为10~20V ，机器人足部的最大摆动幅度为50~100μm 。未来可装备电源或采用无线充电方式供电。5mm
1s
y x z 0s 髋部致动器
膝部致动器
身体
足部系绳键合垫2.5mm
图5 有尾巴的VelociRoACH 仿蟑螂机器人此外，韩国韩巴大学还研发出类似电动机的电磁致
动器，参考无刷直流电机设计，利用交流电输入下永磁体和电磁体间的相对振荡实现驱动，如图6所示。电磁
致动器驱动微型机器人的尺寸为20mm ×11mm ×9mm ，重3g ，最大移动速度为0.79体长/s 。其中，电磁致动器图6 韩巴大学研制的微型机器人日本大学研制的四足MEMS 微型机器人
10cm 保护壳尾巴电机碳纤维尾巴0.5mm铅笔3.5mm 5.1mm 6.0mm 人造肌肉线
后腿前腿
5.1mm
6.0mm
3.5mm
Cu：O 2+2H 2O+4e _ 4OH -超疏水铜Mg：Mg-2e - Mg 2+
综述智能机器人的应用背景与技术原理
综述智能机器人的应用背景与技术原理
摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，社会在不断的进步，机器人技术
是近年来备受关注的一门新兴学科，随着计算机技术、网络技术的成熟，机器人
技术也得以快速发展。近年来各种各样的智能机器人也相继兴起，并对我们的生
活产生了很大影响。文章主要介绍了智能机器人的发展过程及背景、在工业、商业、军事、医疗方面的应用，以及对智能机器人的技术原理进行了简单的分析，
最后对文章内容进行总结，并提出对智能机器人发展趋势的设想以及分析智能机
器人对传统行业的影响。
关键词：智能机器人；人机交互;信息融合；机器视觉
引言
现如今智能机器人已经从科幻电影中的形象发展成为走进千家万户的产品，
而AlphaGo大战人类顶级围棋手则标志着人类的智慧正在被机器超越。其中，人
工智能技术，被认为是这类机器的核心。人们将人工智能大致划分成两个类别：
弱人工智能与强人工智能。弱人工智能是指不具有推理分析能力，只能使其看起
来像是智能的，而实际却只能通过一系列创造者设定好的程序运行，现在主流的
科研集中在弱人工智能上，并已经取得了可观的成果；强人工智能与前者相反，
人们一般认为这种机器是具有推理和解决问题的能力的，是有知觉、自我意识的，历史上曾有过不少科学家尝试开发出真正的强人工智能，但他们最后都没有得到
实质性的突破，所以这样的机器现在还只停留在理想阶段。在弱人工智能技术不
断发展的基础上，智能机器人的技术也在不断的进步、更新。智能机器人，即运
用人工智能技术，表现出部分“人”的特征的机器，现代智能机器人主要通过感知、交互、运动三大能力来完成所希望达到的功能。可以说，智能机器人的智能化程
机器人技术及其应用概述
机器人技术及其应用概述
一、引言
人工智能和机器人技术已经成为当今科技领域的热门话题，正在颠覆着我们的生活和工作方式。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，机器人已经成为了许多行业的新宠儿。本文旨在通过对机器人技术及其应用的综述，帮助读者了解机器人的现状、技术及其应用、未来发展趋势等方面的信息。
二、机器人技术的概念及分类
机器人是一种能够独立执行任务的自主机器，它可以按照预定的程序或命令执行各种复杂的任务。机器人技术可以划分为以下几类：
1. 工业机器人：工业机器人是设计用来执行工业任务的机器人，它们通常被用于生产线上的各种加工任务，如焊接、涂装、搬运等。工业机器人的优点在于它们可以进行大量的、重复的任务，而且比人类更加精准和持久。
2. 服务机器人：服务机器人是为人类服务的机器人，通常被用于医疗、残障和老年人关怀、家庭清洁等方面。服务机器人的优点在于它们可以解决一些人类无法完成的任务，如抬起重物、清洁难以到达的地方等。
3. 农业机器人：农业机器人是为农业生产而设计的机器人，它们通常被用于自动化地进行植物育种、喷洒药品、收割等任务。农业机器人的优点在于它们可以自动化完成农业生产的各个阶段，提高生产效率和减少农民的人工劳动。
4. 专用机器人：专用机器人是为特定应用而设计的机器
人，比如火星车、地形车、水下机器人等。这些机器人通常是为特殊环境或任务而设计的，具有高度的适应性和灵活性。
三、机器人技术的关键技术
1. 人工智能技术：人工智能技术是机器人技术中的重点，它使得机器人能够进行自主决策和学习。通过机器学习和深度学习技术，机器人可以学习如何识别对象、处理语音和图像、识别手势等。
机器人关节近10年国内外研究现状综述
机器人关节近10年国内外研究现状综述
（实用版）
目录
一、引言
二、机器人关节的国内外研究现状
1.国外研究现状
2.国内研究现状
三、机器人关节的发展趋势
四、总结
正文
【引言】
随着科技的进步和社会的发展，机器人技术在各个领域都得到了广泛的应用。作为机器人的重要组成部分，机器人关节的研究也日益受到关注。本文将对近 10 年来机器人关节的国内外研究现状进行综述，并展望其发展趋势。
【机器人关节的国内外研究现状】
【国外研究现状】
国外在机器人关节研究方面的发展较早，技术较为成熟。在过去的 10 年里，国外主要研究方向包括：提高关节的自由度和灵活性、减小关节的体积和重量、提高关节的承载能力和寿命、以及降低关节的成本。此外，国外在机器人关节的驱动方式、控制策略、材料选择等方面也取得了一系列的研究成果。
【国内研究现状】
国内在机器人关节的研究方面起步较晚，但发展迅速。近 10 年来，
国内研究者主要关注以下几个方面：机器人关节的结构设计、驱动方式、控制策略以及材料选择。在结构设计方面，国内研究者提出了许多创新性的设计，如球形关节、蛇形关节等。在驱动方式方面，国内研究者主要研究了电动机驱动、气压驱动、液压驱动等方式。在控制策略方面，国内研究者主要研究了 PID 控制、模糊控制、神经网络控制等方法。在材料选择方面，国内研究者主要研究了铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等轻质、高强度的材料。
【机器人关节的发展趋势】
随着科技的发展和社会的需求，机器人关节的发展趋势可归纳为以下几点：
1.轻量化和高强度：未来机器人关节将采用更轻、更强的材料，以提高机器人的负载能力和运动性能。
软体机器人气压驱动结构研究综述
软体机器人气压驱动结构研究综述
一、本文概述
随着科技的飞速发展，软体机器人作为一类新型机器人技术，正逐渐受到广泛关注。与传统的刚性机器人相比，软体机器人具有更好的柔韧性、适应性和安全性，因此在许多领域如医疗、救援、农业等具有广阔的应用前景。气压驱动作为软体机器人的一种重要驱动方式，具有结构简单、易于控制、成本低廉等优点，因此成为研究热点。本文旨在对软体机器人气压驱动结构的研究进行综述，概括国内外在该领域的研究现状和发展趋势，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
本文将介绍软体机器人的基本概念和分类，阐述气压驱动在软体机器人中的应用及其优势。然后，从驱动原理、结构设计、性能分析等方面对软体机器人气压驱动结构进行详细介绍，重点综述国内外在该领域的研究成果和进展。接着，本文将分析软体机器人气压驱动结构研究中存在的问题和挑战，探讨未来的研究方向和趋势。本文将对软体机器人气压驱动结构的发展前景进行展望，以期推动该领域的研究和应用取得更大的突破。
通过本文的综述，读者可以全面了解软体机器人气压驱动结构的研究现状和发展趋势，为该领域的研究者提供有益的参考和启示。本
文也希望能够激发更多研究者对软体机器人气压驱动结构的兴趣，共同推动该领域的技术进步和应用拓展。
二、软体机器人气压驱动结构的基本原理
软体机器人气压驱动结构的基本原理主要依赖于空气压力的变化来驱动机器人的运动。这种驱动方式通过向软体机器人的内部腔室注入或排出空气，从而改变其内部压力，进一步引发材料的伸缩或弯曲变形，最终驱动机器人实现各种运动模式。
科幻作品中对人类创造出的新生物的描写
科幻作品中对人类创造出的新生物的描写
科幻作品中对人类创造出的新生物的描写可以非常丰富多样。以下是一些常见的描写方式：
1. 机械生物：人类创造出具备人工智能的机械生物，它们可以拥有独立思考、学习、感知环境的能力。这些机械生物可能是机器人、机械动物或具有人类外表的赋予生命的机械实体。
2. 基因改造生物：人类通过基因工程技术创造出具有人类无法拥有的特殊能力或特质的新生物。它们可能拥有超强的力量、独特的感知能力、快速自愈的能力或其他超越人类的特质。
3. 虚拟生物：人类在虚拟现实世界中创造出的全新生物，它们可能是数字化的实体，也可能是完全虚构的形态。这些虚拟生物可以在虚拟空间中生活、繁殖、与人类互动。
4. 混合生物：人类通过将不同物种的基因融合创造出的新生物。这些生物可能是人与动物的混合体，或者是不同物种间的混合体。它们可能拥有人类和其他物种的特征与能力。
5. 能量生物：人类创造出一种新型生物，它们依赖能量作为生命维持的基础，可以吸收、转化和释放能量。这些生物可以通过能量操控物体或环境，甚至可以对宇宙中的能量产生影响。
6. 意识生物：人类创造出拥有独立意识和思想的新生物，它们能够思考、感知、表达情感和自我意识。这些生物可能是通过复杂的计算机系统实现的，也可能是通过其他科技手段创造出
的。
这些描写方式只是科幻作品中对人类创造新生物的一部分表现，实际上，科幻文学中关于新生物的描写非常丰富多样，每个作品都有其独特的构思和创造。
机器人文献综述
机器人文献综述
摘要：机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。也是一个国家工业自动化水平的重要标志。关键词：机器人历史机器人分类移动机器人技术
一、引言[1]
机器人是当代自动化技术和人工智能技术发展的典型体现，也代表着制造技术发展的新水平，是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人尤其是工业机器人的广泛应用，极大提高了生产力。目前世界上使用的机器人已有百万之多，并且次数目仍在快速增长。其应用领域也从传统的制造业、军事应用逐步扩展到服务业、空间探索等。
二、机器人历史的发展[2]
2015年，国内版工业4.0规划——《中国制造2025》行动纲领出台，其中提到，我国要大力推动优势和战略产业快速发展机器人，包括医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求。那么机器人发展阶段又如何呢?
20世纪20年代前后，捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品，使得机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。
仿生机器人的研究综述
仿生机器人的研究综述
近几十年以来，仿生机器人的研究已经取得了重大的进展。机器人科
学和工程被广泛地运用于日常生活，从空气净化器到工业机器人等。在仿
生机器人的发展过程中，已设计出多种仿生机器人，其中包括仿生爬行机
器人、仿生双足机器人、仿生水下机器人等。
仿生爬行机器人是最早的一类机器人，仿生爬行机器人可以取代动物
行走的方法，实现更好的稳定性、速度和控制。比如，在2024年开发的“Bobcat”爬行机器人可以实现高速、高效、自适应的行走能力，包括：
攀爬、缓冲、回转、跳跃和旋转等仿生步态。
仿生双足机器人也是一类新型机器人，它的基础是仿生和运动控制，
让机器人能够实现人类一样自主行走的能力，可以在更复杂的环境中移动。例如，英国的“RoboMate”双足机器人，模仿人类非常熟练的走路能力，
可以快速、稳定地走路，在类似地形的环境中表现出色。
仿生水下机器人也受到广大研究者的关注，它被设计用来模拟鱼类在
水中的运动，可以更好地探测海洋环境，如水位深度、海洋温度和油气污
染等。例如，英国的“AquaticRobot”水下机器人，它模仿鱼类的游动行为，可以有效地避开障碍物，实现高速和稳定的游动。
软体机器人运动学与动力学建模综述
软体机器人运动学与动力学建模综述
一、本文概述
随着科技的飞速发展，软体机器人作为一种新兴的技术领域，正在吸引着越来越多的研究关注。作为一种具有高度灵活性和适应性的机器人，软体机器人在医疗、航空、深海探索等众多领域展现出巨大的应用潜力。然而，软体机器人的运动学与动力学建模一直是制约其进一步发展的关键因素之一。本文旨在对软体机器人的运动学与动力学建模进行综述，梳理相关领域的研究成果，以期为未来软体机器人的设计与应用提供理论支持。
本文首先介绍了软体机器人的基本概念和分类，阐述了其相较于传统刚性机器人的独特优势。接着，详细阐述了软体机器人运动学建模的基本原理和方法，包括基于几何关系的建模、基于能量原理的建模等。在动力学建模方面，本文重点介绍了软体机器人动力学模型的构建过程，包括质量分布、惯性矩阵、刚度矩阵等的确定，以及动力学方程的建立与求解。
本文还综述了软体机器人在运动学与动力学建模过程中面临的挑战与问题，如模型复杂性、参数辨识、实时控制等。对国内外在软体机器人建模领域的最新研究进展进行了梳理和评价，以期为读者提供一个全面、深入的软体机器人运动学与动力学建模的参考框架。
本文展望了软体机器人运动学与动力学建模的未来发展趋势，提出了可能的研究方向和应用领域，为相关领域的研究者提供了一定的参考和启示。
二、软体机器人运动学建模
软体机器人运动学建模是研究和描述软体机器人运动规律的重
要方法。与传统的刚性机器人不同，软体机器人由于其结构的柔软性和可变形性，其运动学建模过程更为复杂。在软体机器人的运动学建模中，主要关注的是机器人末端执行器或特定点的位置、速度和加速度等运动学参数，而不涉及机器人的内部应力、应变等动力学因素。
爬壁机器人发展现状与关键技术研究综述
第44卷 第12期 包 装 工 程
2023年6月 PACKAGING ENGINEERING
29
收稿日期：2023–02–09
基金项目：国家自然科学基金（51875495）；河北省教育厅在读研究生创新能力培养资助项目（CXZZBS2023059） 作者简介：姜泽（1994—），男，博士生，主要研究方向为爬壁机器人装备及智能化系统设计。
爬壁机器人发展现状与关键技术研究综述
姜泽a ，王珉b ，赵哲a ，李艺超a ，许允斗a,c
（燕山大学 a.河北省并联机器人与机电系统实验室 b.燕山大学图书馆 c.先进锻压成形技术
与科学教育部重点实验室，河北 秦皇岛 066004）
摘要：目的 随着爬壁机器人技术的发展，为解决其产品应用化问题，对爬壁机器人的研究进展进行梳理、分析和归纳，讨论未来的发展方向，为设计应用于高危环境和特殊场景的爬壁机器人提供思路和参考。方法 将爬壁机器人按移动方式分为履带式、轮式、足式及混合式，通过文献研究法对不同移动方式的爬壁机器人进行综述；将真空吸附、磁吸附、推力吸附等不同吸附方式的爬壁机器人进行对比，介绍了爬壁机器人自适应技术的研究现状及存在问题；总结并分析了爬壁机器人在工业、军事等领域的发展趋势。结论 总结了不同移动方式的爬壁机器人的国内外研究现状，分析了爬壁机器人不同吸附方式的优缺点，归纳预测了爬壁机器人的发展方向。
关键词：爬壁机器人；移动方式；吸附方式；自适应性
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)12-0029-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.12.003
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科技写作
学院（系）：医疗器械与食品学院
年级专业：生物医学工程
学生姓名：***
学号： ********* 指导教师：**
摘要
20世纪60年代以来，随着仿生技术、控制技术和制造技术进一步发展，现代仿生学和机器人科学相结合，在机器人的结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生以及群体仿生等多个方面取得了大量可喜成果和积极进展。然而，伴随着人类医疗诊断、探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能也提出了更高的要求，于是生物机器人应运而生。
生物机器人就是完完全全和我们人类一样，用有生命的材料构成的而不是用金属材料构成的机器人。它们是利用自然界中的动物作为运动本体的机器人，通过把微电极植入与动物运动相关的脑核团或者方向感受区，并施加人工模拟的神经电信号，从而达到控制动物运动，利用动物特长代替人类完成人所不能和人所不敢的特殊任务。
与传统的仿生机器人相比，生物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面具有更明显的优势，可以广泛应用在海洋开发、探索太空、反恐侦查、危险环境搜救以及狭小空间检测等各方面。近年来对生物运动规律和动物机器人的研究受到更多的重视。本文主要对对国内外生物机器人的研制工作做了综述，并介绍其应用前景及对其未来发展进行了展望。
关键词：生物机器人；运动诱导；神经控制；研究现状；发展方向
1.课题的研究现状
自20世纪90年代开始，生物机器人的研究历史仅有短短的10年，然而这短短十年又是生物机器人研究成果丰硕的十年，各国科研人员都相继开展了动物机器人的研究工作，尤其是美国，日本等科技发达国家，它们的研究成果代表着这一领域的最高水平，国在这一领域的研究尚在起步阶段，但也已有了不俗的进展。
1.1 国外的研究现状
在国外，美国、日本以及欧盟较早地开始了纳米生物机器人的研究。纳米生物机器人的组件可以是单个的原子或分子，但利用自然界存在的、具有一定结构和功能的原子团或分子的集合分子功能器件组装纳米机器人，更加高效和现实可行，即按照分子仿生学原理，利用大量存在的天然分子功能器件设计、组装纳米生物机器人。美国 2000年开始了国家纳米技术计划，国家卫生研究院(NIH)和国家癌症研究所(NIC)于2002年开展了DNA分子马达的研究。NASA高级概念研究院(NIAC)和Rutgers大学在2002年提出了纳米生物机器人研究50年发展规划；2002年日本Osaka大学启动了生命科学前沿研究计划，其中包括 ATP马达的研究；欧盟2002年正式推出了研究纳米技术的第6框架计划，其中纳米生物技术的研究重点为生物分子或复合物的处理、操纵和探测。
图 1-1 昆虫机器人
2007年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了昆虫—微机电系统整合计划，旨在将微机电系统植入处于变态发育阶段的昆虫体内,从而将昆虫改造成为可以远程控制的“昆虫侦察兵”(图1-1)。其目标是造出至少能飞离控制器100m，在追踪目标5m范围内停留的半机器昆虫。2008年，康奈尔大学和的研究人员运用昆虫变态发育早期植入技术，首次将MEMS件植入烟草天蛾的蛹体内破茧7天前，待其发育成健康的成体飞蛾后，研究人员通过植入飞蛾体内的MEMS芯片[6]对控制飞行的肌肉发放刺激信号，成功实现了飞蛾翅膀扇动及飞行方向的控制。另外由加利福尼亚大学科学家主持的科研小组已成功把电极分别植入六月鳃角绿金龟控制飞行的神经中枢和肌肉内对神经进行刺激，负脉冲使它不断拍动翅膀飞离原地；而正刺激脉冲则使它短时间内停止飞行，通过迅速变换信号控制昆虫起落。09年初美国加州大学伯克利分校的研究人员成功进行了对犀牛甲虫的遥控实验，并在意大利索伦托举行的“MEMS2009”学会上公开了犀牛甲虫的遥控视频。研究人员将微型神经和肌肉刺激系统植入犀牛甲虫,在遥控状态下成功的控制了甲虫起飞、飞翔、转向和降落。
图 1-2 鲨鱼机器人
美国国防部高级研究计划局 (DARPA)正在进行将各种动物变成遥控间谍的“机器生命计划”。2006年，中国国防报报道，美国罗得岛州纽波特
市美国海军海战中心(Naval Undersea Warfare Center，NUWC)在DARPA的资助下，正进行“鲨鱼特工”(图1-2)的研究计划：通过植入鲨鱼大脑的微电极对鲨鱼中枢神经系统的某些特定部位进行刺激来遥控鲨鱼的行为，将鲨鱼变成动物机器人，以远距离指挥鲨鱼秘密跟踪刺探敌方船只的运动，完成各种危险的间谍任务。目前，美国海军水下作战中心已开发出一种目的在于通过神经植入进行动物行为控制的电子标签。这种电子标签包含一个多通道神经记录和刺激装置，可用于遥控鲨鱼的研究，由于无线电信号不能在水下传播，科研人员计划采用声呐进行控制。控制者从海军声波信号塔发射出定向声呐，对鲨鱼行动进行控制。
动物运动过程中除接受肌梭、腱器官等运动觉传入进行反馈性调节，还需要综合其它包括视觉、听觉和触觉等感受器的传入信息来进行调控。常见的蟑螂和苍蝇头部的触须、老鼠和猫嘴角两侧的胡须都是它们重要的触觉感受器，决定着这些动物的运动方向。日本东京大学Isao Shimoyama教授领导的研究团队在 1997年研制出蟑螂机器人，实现了蟑螂直线前进的人工控制(图1-3)。首先利用轨迹球—计算机装置(图1-4)，获得了电刺激蟑螂触角传入神经进行运动诱导的合适刺激参数；然后，实验人员去除蟑螂翅膀和头上的触须，在触角(触觉感受器)处植入金属微电极，通过遥控刺激器并结合光学传感器的反馈，进行运动诱导，初步实现了控制蟑螂沿直线前进。此后，研究人员又进一步减轻遥控刺激器的重量，基本可以实现蟑螂的左右转，前移或者后退等运动的人工控制。
图1-3 蟑螂机器人图1-4 轨迹球装置
1.2 国内研究现状
在国内，上海交通大学 DNA 计算机交叉团队是目前国内唯一从事纳米生物机器人研究的交叉科研团体，并提出了基于病毒的纳米生物机。上海交通大学DNA计算机交叉团队(BDCC)纳米生物机器人小组，利用自然界广泛存在的生物分子部件及其特性，结合机器人概念和特点，首次提出了通过直接改造病毒来构造纳米生物机器人的设想，从而开展以下方面的研究：通过改造病毒基因组及对病毒表面糖蛋白进行修饰，使基于病毒的纳米生物机器人可以对病变细胞进行识别和治疗，并通过内部修饰使基于病毒的机器人有条件地进行复制繁殖；通过控制病毒周围生理环境，如PH值、温度、离子浓度等，利用病毒的门控呼吸模型机制将病毒改造为定点给药机器人系统(DDS)，杀死病变细胞；通过对病毒复制过程进行研究和描述，综合相关环境变量、条件变量和状态变量，建立纳米生物机器人的自复制模型；对病毒结构和机械特性进行分析，对基于病毒的纳米生物机器人在微流体环境下的动力学和运动学进行研究，同时进行病毒侵染宿主细胞时蛋白质构象变化的动力学研究；另外，利用生物分子部件的生物兼容性及DNA的互补装配特性，开展DNA计算机与纳米生物机器人接口的研究，目标是将BDCC研制的DNA 计算机移植到基于病毒的纳米生物机器人中，对人体细胞内生理信号进行监