拟人机械手的研究与发展
绳索驱动型拟人机械手运动仿真
基金项目：广东省质量工程项目（编号：粤教高函（2017）214号）；广东高校重大科研资助项目（编号：2019KTSCX226）收稿日期：2020－10－18绳索驱动型拟人机械手运动仿真*黄广伟1，陈浩华2，赵天婵1，张攀峰1（1.东莞理工学院城市学院智能制造学院，广东东莞523419；2.广东得为科技有限公司，广东东莞523419）摘要：为满足肢体缺陷人群对高仿真性且具有高灵巧性的假肢或者替代人手执行危险工作的需求，设计了一款绳索驱动型拟人机械手，使用Solid⁃Works 构建了拟人机械手的三维模型；并运用SolidWorks 的Simulaition 插件、ADAMS 软件进行运动仿真，从仿真结果来看，各个手指的指尖均出现速度、加速度跳变的情形。
为了使拟人手的指尖从起始端到末端运动平稳，拟人机械手加减速的控制方法宜采用S 型速度曲线控制算法，以有效解决机械手的速度、加速度跳变问题，优化各手指的整体运动形态的连贯性以及平滑性。
此研究不仅能缩短物理样机的创建周期，还为优化物理样机设计和控制方案提供有价值的参考依据。
关键词：绳索驱动；拟人机械手；运动仿真中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：1009－9492(2021)02－0104－04开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：Kinematics-simulation of the Humanoid Cable-driven Mechanical ArmHuang Guangwei 1，Chen Haohua 2，Zhao Tianchan 1，Zhang Panfeng 1（1.School of Intelligent Manufacturing,City College of Dongguan University of Technology,Dongguan,Guangdong 523419,China;2.Guangdong Dewei Technology Co.,Ltd.,Dongguan,Guangdong 523419,China ）Abstract:In order to meet the needs of people with limb defects for high simulation and high dexterity prosthetics or to perform dangerous work instead ofhuman hands,a rope driven anthropomorphic manipulator was designed.The 3D model of the anthropomorphic manipulator was constructed by usingSolidWorks.The simulation plug-in of SolidWorks and ADAMS software were used for motion simulation.From the simulation results,the fingertips of each finger are uniform the speed and acceleration jump.In order to make the fingertip of the humanoid hand move smoothly from the beginning to the end,the S-shaped speed curve control algorithm should be used in the acceleration and deceleration control method of the humanoid manipulator,so as to effectivelysolve the problem of the speed and acceleration jump of the manipulator,and optimize the continuity and smoothness of the overall motion form of each finger.The research can not only shorten the creation period of physical prototype,but also provide valuable reference for optimizing the design and control scheme of physical prototype.Key words:cable-driven;humanoid mechanical arm;kinematics-simulation第50卷第02期Vol.50No.02机电工程技术MECHANICAL &ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGYDOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2021.02.026黄广伟，陈浩华，赵天婵，等.绳索驱动型拟人机械手运动仿真［J ］.机电工程技术，2021，50（02）：104-107.0引言为满足肢体缺陷的人群对高仿真性且具有灵巧性的假肢或者替代人手执行危险工作的需求，诸多学者对拟人机械手进行了研究。
仿生机器人的研究综述仿生机器人的研究综述
仿生机器人的研究综述摘要:介绍了国内外仿生机器人的最新发展动态。
归纳和阐述了各种类型仿生机器人的特点及研究成果,分析了仿生机器人的发展趋势。
关键词:仿生机器人;研究成果;发展趋势机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。
然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。
人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
西周时期,中国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是中国最早记载的机器人,体现了中国劳动人民的聪明智慧。
1738年,法国天才技师杰克#戴#瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。
瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。
1893年摩尔制造了/蒸汽人0,/蒸汽人0靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
进入20世纪后,机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持,一些适用化的机器人相继问世,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人/电报箱0,并在纽约举行的世界博览会上展出。
1959年第一台工业机器人(可编程、圆坐标)在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。
20世纪,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。
这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,地面机器人、微小型机器人、水下机器人、空中机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。
仿生机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。
仿生机器人是机器人技术领域中一个新兴的发展分支,是当前机器人领域的研究热点。
过去、现在甚至未来,对仿生机器人的研究,都是多方面的。
近些年,国内外有诸多学者开始对仿生机器人进行深入细致的研究。
仿人手五指机械手的发展现状
Design 设计, 2018, 3(2), 32-38Published Online June 2018 in Hans. /journal/designhttps:///10.12677/design.2018.32006Review of Humanoid Hand Five-FingerManipulatorZongyuan Qiao, Yuesong Li, Huaiyong ZhaoSchool of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang HenanReceived: May 20th, 2018; accepted: Jun. 4th, 2018; published: Jun. 11th, 2018AbstractThe humanoid five-finger manipulator has broad applications in the direction of prosthetic limbs, remote operation and fine micro operation. In order to provide the basis and reference for the de-sign of the humanoid five fingers manipulator and design an appropriate humanoid five fingers manipulator, according to the different driving modes, this paper introduces the working prin-ciple and typical representative of a variety of five-finger manipulator, such as rope drive, con-necting rod drive, pneumatic drive and joint motor drive. Finally, the advantages and disadvan-tages of all kinds of humanoid five fingers manipulator are analyzed, and their applications direc-tions are given respectively.KeywordsBionics, Robot, Five-Finger Manipulator, Degree of Freedom, Pneumatic Muscle仿人手五指机械手的发展现状乔宗原，李跃松，赵怀勇河南科技大学，机电工程学院，河南洛阳收稿日期：2018年5月20日；录用日期：2018年6月4日；发布日期：2018年6月11日摘要仿人手五指机械手在残疾人假肢、远程手术操作、精细微操作等方向上有着广泛的应用前景。
机械手指在机械手上位置的设计与分析
机械手指在机械手上位置的设计与分析1.简介人类的手已经进化成为一个复杂而且适应性强的夹紧机构。
对于不同的结构它能快速的重新调整自己以便灵活地抓住目标物体【1】。
它之所以能实现这样的功能，是因为它有一个能超过26(自由度)自由旋转的整体和一个基于大量传感器的复杂的分层控制【2】。
现在我们越来越有兴趣去发展多手指的机器手来模拟人手所呈现的功能。
一些研究人员已经设计出不同类型的装置来实现抓紧和控制目标物体的功能。
像机器手和机械握爪（手指有两个以上）这样的装置被广泛应用于实际运用中。
这些类型的装置尝试着模仿人类手的外形来设计希望能获得很高的灵活性和多功能的操做性。
此外，大多数有用的多手指的原型拥有大角度的自由旋转，复杂的控制和高昂的造价。
然而，它们仍然不能完全复制所有抓的功能和覆盖人类的手的所有夹紧模式。
我们认为主要的问题产生的可能性在于是否一个装置能调整它自己的手指的位置以形成通用的夹紧结构。
因此，设计一只机器手时它的手指能够通过移动和旋转来完成任务是十分重要的。
有一些工作只要改变机械手指的位置就能够处理。
例如：Upenn Hand(宾夕法尼亚大学手)的两个手指用一只电动机就可以实现一对180的旋转。
手指位于转轴的后方，允许侧向运动和旋转，所述照参。
Bartholet Hand（巴特勒夫手）有着和刚才描述过的Upenn Hand(宾夕法尼亚大学机械手)相类似的功能。
Guo Hand（郭氏机械手）的3个手指在一个凸轮装置和一只电动机的帮助下可以实现旋转的同步运动。
另一个例子是Skinner hand（斯金纳手），它的3个手指在只有一只电动机的情况下就可以旋转。
因此，从这些机械手的例子中我们可以清楚一个手指位置以期望它的轴心旋转可能会影响到手指和手多功能运动。
此外，作为改善现有的双手解决方案，可以举例说明概述了机制设计的Macus Colobi和IIM的机械手。
拉利伯提（Laliberté）和戈瑟兰（Gosselin）开发了Macus Colobi自适应机器人辅助手。
仿生机器人研究现状与发展趋势
仿生机器人研究现状与发展趋势随着科技的不断发展，仿生机器人已经成为当今机器人领域的研究热点。
仿生机器人是指模仿生物体（包括人类）的形态、运动和行为能力的机器人。
这类机器人的研究不仅具有重要意义的应用价值，同时也对推动和机器人技术的发展具有重要价值。
本文将介绍仿生机器人的发展历程、研究现状以及未来发展趋势和可能的应用场景，并探讨其潜在的社会和经济价值。
仿生机器人的发展历程可以追溯到20世纪初。
然而，直到近年来，随着人工智能和机器人技术的快速发展，仿生机器人的研究才取得了显著的进展。
从理论到实践，仿生机器人的发展经历了漫长的过程。
早期的研究主要集中在理论层面，包括对生物运动学、动力学和生理学的研究。
随着计算机技术和控制理论的不断发展，仿生机器人的实践应用也得到了广泛。
当前，仿生机器人研究已经取得了很大的进展。
在技术方面，研究人员已经研发出了各种具有高精度、灵活性和适应性的仿生机器人。
例如，有的人形仿生机器人能够模仿人类的动作和表情，实现与人类的交互；有的仿生机器昆虫能够模仿真实昆虫的运动和行为，完成复杂的任务。
在应用方面，仿生机器人已经广泛应用于医疗、救援、农业、军事等领域。
例如，在医疗领域，仿生机器人可以辅助医生进行手术操作，提高手术精度和效率；在救援领域，仿生机器人可以协助搜救人员进行灾难现场的搜救和救援工作，提高搜救效率。
未来，仿生机器人的发展趋势将朝着更智能化、更灵活化和更普及化的方向发展。
随着人工智能技术的不断创新和应用场景的不断扩展，仿生机器人的智能化程度将不断提高，实现更复杂的任务和更高级别的自主性。
同时，随着材料科学和制造技术的不断发展，仿生机器人的灵活性和适应性也将得到进一步提升，能够在更广泛的应用场景中发挥作用。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，仿生机器人的普及化程度也将不断加深，逐渐走进人们的日常生活和工作之中。
仿生机器人的研究不仅具有重要的应用价值，同时也具有重要的社会和经济价值。
欠驱动拟人手的设计及抓握操作理论与方法研究
欠驱动拟人手的设计及抓握操作理论与方法研究人体解剖学和肌骨系统运动功能学研究表明,虽然人手具有众多的活动关节,然而关节之间存在固有的协同运动特性。
如何用工程科学的方法复现人手运动规律是当前机器人学研究的难题之一。
本文围绕欠驱动拟人手的设计、功能评价等问题开展系统深入的研究。
主要创新性研究工作如下:人手高维运动功能的机械重构方法。
采集人手的日常抓握运动数据,并分析了人手的运动特征。
人手运动数据的分析结果表明,手指内关节间存在主次运动机制,拇指与其余四指运动关联性差,其余四指的运动存在显著的协同特征。
根据人手指的主次运动分治规律,提出了复现人手指主次运动的机械设计原理。
基于提出的设计原理,设计并制造了机械传动系统内置的欠驱动拟人手样机。
该拟人手只需4个电机驱动16个关节,能够复现人手自然的抓握功能。
抓握实验结果证实了提出的拟人手设计方法的有效性。
欠驱动机构的机械自适应特性定量评价。
欠驱动机构具有独特的机械自适应特性而被广泛使用,然而尚缺乏对机械自适应性的定量评价方法。
针对这一问题,定义了描述机械自适应性的度量指标,从效果和代价两方面对机械自适应特性进行定量评价。
通过分析欠驱动机械手实施典型抓取行为过程中运动与力的演化过程,揭示了欠驱动机构机械自适应特性的外在条件和内在成因。
利用提出的评价指标,分析比较了拟人手的三种典型柔性欠驱动拟人手机构的机械自适应能力,结果表明采用主次运动分治原理设计的关节间柔性耦合机构具有最优的形状自适应能力。
自适应包络抓握的欠驱动机构参数设计方法。
通过对欠驱动抓握过程分析研究,发现了欠驱动手抓握过程中存在运动收敛的行为,揭示了机构参数对欠驱动手抓握行为特点的影响规律。
提出了基于抓握过程的欠驱动机构参数分步设计方法,解决了欠驱动手指在自适应抓握过程中难以施加足够大抓握力的难题,为避免手指自适应抓握过程中发生挤出行为提供了有效的解决方法。
实验结果验证了分析和设计方法的有效性。
欠驱动拟人手灵巧操作能力的分析评价方法。
仿生机器人技术的研究和应用
仿生机器人技术的研究和应用随着现代科技的飞速发展，人类对于仿生机器人技术的研究和应用也越来越深入。
仿生机器人是指模仿生物体形态和结构，在机器人体内嵌入人工智能和控制系统的一种新型机器人。
它们能够感知环境、自主学习和执行任务，具备较高的灵活性和适应性，被应用在农业、制造业、医疗和矿山等领域，已经成为人类探索世界和改善生活的重要工具之一。
一、仿生机器人技术的特点和优势在机器人技术发展的历程中，仿生机器人技术的特点和优势已经渐渐凸显出来。
相比传统机器人，仿生机器人拥有更加智能化、自适应和协作性强的优势，它们能够通过机器学习和模仿的方式，在不断的实践中不断优化自己，提高自身的效率和表现力，可在以下几方面发挥其独特的优势：1.生物模仿：仿生机器人的设计灵感来源于生物学，通过模仿生物体的形态、结构和生命特性，使机器人具备更为灵活、智能的机械特性，以及更优异的适应能力。
2.自适应性：仿生机器人能够根据环境变化自适应调整自身形态和能力，在应对不同场景和任务的同时，提高智能自主性。
3.自学习：仿生机器人不断学习和积累经验，通过机器学习算法，分析环境数据，提高自身决策水平和实现任务的灵活性，满足不同的需求。
4.协作性：仿生机器人与其他智能化设备和人类进行合作，通过共同完成任务、协同完成项目，实现整个系统的高效运作。
二、仿生机器人技术在农业领域的应用作为国民经济的重要部分，农业生产领域一直是人类关注和投入的一个重点领域。
传统的农业生产出现了人工和资源成本高，单一化和低效等问题，而仿生机器人技术的应用解决了这些问题，实现了农业生产自动化、智能化和高效化。
1.植株监测：针对农业生产过程中的植物病虫害和生长状态等问题，仿生机器人可以在农作物中根据图像和传感器等数据进行诊断和控制，有效提高种植的质量和产量。
2.自动驾驶收割机：仿生机器人的无人驾驶技术和高级控制系统使收割机拥有操控灵活、效率高的特点，可以完成大面积、高效率的农作物收割工作。
双臂机器人拟人化动作实现与协调控制方法研究共3篇
双臂机器人拟人化动作实现与协调控制方法研究共3篇双臂机器人拟人化动作实现与协调控制方法研究1双臂机器人拟人化动作实现与协调控制方法研究随着近年来机器人技术的不断发展，双臂机器人在厂房自动化、医疗卫生、服务机器人等领域得到了广泛应用，以其高效、智能的特性，为人们的生产和生活带来了很多便利。
但是，目前双臂机器人在执行特定任务时，动作表现还不够自然，缺乏人类的情感与表情，使得机器人与人类的交互性和接受度受到了限制。
因此，如何让双臂机器人实现拟人化动作，提高其表现力和交互性，成为了机器人领域的重要研究方向。
在双臂机器人的拟人化动作实现中，如何协调双臂的动作是关键。
常常需要双臂机器人像人类一样完成各种任务，例如借助双臂的协调控制能力，实现类似于人类握取物品、搬运物品等各种动作。
因此，协调控制成为了研究双臂机器人拟人化动作实现的重要手段之一。
在双臂机器人的协调控制中，需要对机器人运动规划算法进行优化，使其能够模拟人类的各种运动能力。
例如：人类在进行动作时，需要对上半身和下半身的动作进行统一调整，使其能够保持平衡。
因此，机器人需要进行动态平衡控制，并通过陀螺仪等装置，随时调整身体的姿态和力量分布。
同时，机器人还需要进行人机交互，引入人类经验和知识，实现机器人智能化。
为了实现机器人拟人化的动作表现，需要考虑人类的运动特点和姿势，将其应用到机器人的运动规划中，并通过计算机视觉、语音识别等技术手段，实现机器人与人类的交互化。
在实现双臂机器人的拟人化动作时，还需要进行力控制和力反馈。
双臂机器人需要具备一定的力控制能力，例如在抓取物品过程中，需要调节手指力度，避免手指过紧或过松而导致失误。
同时，力反馈也非常关键，通过力反馈，机器人能够改变执行动作的效果，使得机器人的动作表现更加自然和拟人化。
总之，对于双臂机器人拟人化动作的实现与协调控制方法的研究，将有助于进一步提高机器人的表现力和交互性，将机器人应用于更广泛的领域，为人们的生产和生活带来更多的便利。
仿生机器人技术发展与应用
仿生机器人技术发展与应用随着科技发展的不断进步，仿生机器人技术（Biomimetic Robotics）也逐渐成为了一个备受关注的领域。
简单地说，仿生机器人是一种机器人技术，它通过学习动物的自然行为，模仿动物的外形和行为，来实现自主移动、感知和反应。
这项技术的发展和应用，对于人类未来的生活和工作会产生非常重要的影响。
一、仿生学的背景与发展历程1980年代，仿生学科的兴起引发了科学家们对仿生机器人技术的兴趣和研究。
仿生学科主要研究的是自然界中的生物和它们的行为方式，通过模仿生物系统来解决科技领域中的难题。
这样的模仿可以让机器人在使用之前进行一些实验，预测机器人在特定情况下的表现，以及可以减少一些意外事态的发生。
从最早的仿鸟机器人到现在的仿生机器人，这项技术发展历程非常漫长。
在这个过程中，科学家们不断地深入研究动物的生物学、生态学、神经科学、动力学和机器人技术，不断创新发明出更加高级、人工化的仿生机器人。
二、仿生机器人技术的应用仿生机器人技术的应用范围非常广泛，它可以被用于军事、翻译、餐厅服务、卫生间等领域，并且它的应用也正越来越广泛。
特别是随着现代科技的发展，仿生机器人技术的应用将会有更加广泛的发展前景。
三、仿生机器人技术的发展前景将来，仿生机器人的研究将会越来越深入，并且新型的仿生机器人将会随着时间不断更新和推出。
也就是说，仿生机器人技术将会持续地推动人类文明的进步。
将来人们在生活或者工作中，不难想象将会有很多仿生机器人的身影。
总的来说，仿生机器人技术已经成为了现代科技领域里的一个重要的研究方向，并且正在不断地发展和进步。
它的应用范围也在逐渐扩大，对于人类未来的改变和影响也将会越来越重要。
通过将机器人与生物相结合，我们能够大大推进机器人技术的发展，也能够为大家打造一个更加舒适、便捷的生活和工作环境。
一种仿人形机械手的设计与仿真
一种仿人形机械手的设计与仿真作者：李子扬袁梦琦张嘉洋王钟慧朱炫来源：《机电信息》2021年第11期摘要：对一种手指为单自由度结构的仿人形机械手进行了研究。
在此基础上，设计了机械手的机械结构，进行了手指运动学分析与仿真;以单片机STM32F103作为主控器设计了控制系统。
研究表明，设计的机械手各关节运动平稳，动作灵活，控制流畅，达到了预期的要求。
关键词：机械手;结构设计;控制系统0 引言如今工业机械手已经被大规模用于从事重复性高、任务繁重的工作，此类机械手的特点是工作环境较为固定，执行动作单一。
但是，很多其他领域仍然需要人手才能完成任务，例如在农业生产、医疗、建筑工程、宇宙及海洋的开发等方面，需要依靠人手的灵活与人的决策，而工业机械手难以胜任。
因此，人们迫切需要类似人手的多指灵巧机械手来完成上述作业[1]。
国外对仿人形机械手的研究比较早，目前已经取得了较多成果，比如Pisa/IIT Soft Hand机械手[2]、日本立命馆大学研究的机械手[3]、德国企业Ottobock设计的bebionic hand[4]等。
而国内从20世纪70年代后期才开始对仿人形机械手展开研究，主要集中在一些高校和科研机构，例如清华大学的手势多变欠驱动（GCUA）机械手[5]和哈尔滨工业大学的HIT/DLR Ⅰ、Ⅱ多指灵巧机械手[6]等。
尽管国内外学者已对仿人形机械手做了大量研究，但仿人形机械手还存在着一系列问题，例如价格昂贵，实时性不理想，设备笨重，多数处于研究阶段，市场化程度较低等，这些都制约了其在实际中的应用，使其未能大规模普及[1，7]。
本文提出的仿人形机械手采用单自由度结构，用5个电机分别对5个手指进行控制，并通过连杆式机构进行驱动;通过单片机控制舵机控制板实现统一发送指令控制舵机运动，并设计了上位机软件来控制仿人形机械手。
同时，本文提出了一个更便捷的人机交互方式，使仿人形机械手更加符合人类的操作习惯，简单高效;在机械与控制两方面优化了机械手的运动功能，大大提高了机械手的控制精度与灵活度。
人形机器人发展趋势及汽车制造业应用浅析
人形机器人发展趋势及汽车制造业应用浅析目录一、内容概述 (2)1.1 背景介绍 (3)1.2 研究目的与意义 (3)二、人形机器人的发展趋势 (4)2.1 技术创新 (5)2.1.1 人工智能的进步 (6)2.1.2 传感器技术的发展 (8)2.2 应用领域拓展 (9)2.3 发展趋势预测 (10)2.3.1 个性化和定制化 (12)2.3.2 绿色环保和可持续发展 (13)三、人形机器人在汽车制造业的应用浅析 (14)3.1 车辆装配与制造 (16)3.1.1 自动化生产线 (17)3.1.2 智能化装配过程 (18)3.2 质量检测与监控 (19)3.2.1 机器视觉技术 (20)3.2.2 预测性维护 (21)3.3 供应链优化与物流管理 (23)3.3.1 智能物流系统 (24)3.3.2 供应链协同与透明化 (25)四、结论与展望 (26)4.1 结论总结 (27)4.2 展望未来发展趋势 (28)一、内容概述随着科技的飞速发展，人形机器人已不再是科幻电影中的遥不可及的梦想，而是逐渐走向现实的前沿科技。
人形机器人不仅拥有类似人类的外观和动作，更具备一定的智能和自主决策能力，其在多个领域的应用前景广阔，其中尤以汽车制造业最为引人瞩目。
在汽车制造业中，人形机器人的应用将带来革命性的变化。
人形机器人可以替代人类进行高强度、高污染、高风险的工作，如汽车制造过程中的焊接、装配等环节，从而大幅提高生产效率和安全性。
人形机器人可以通过智能化生产线的设计和优化，实现生产过程的自动化、智能化和柔性化，进一步提高汽车制造业的竞争力。
人形机器人在汽车制造业的应用也面临着诸多挑战，人形机器人的研发和制造需要大量的资金和技术投入，这对于一些中小型企业来说是一个难以承受的负担。
人形机器人与人类工人之间的协同工作问题也需要得到妥善解决，以确保生产效率的最大化。
人形机器人在汽车制造业中的应用还需要考虑伦理和法律问题。
拟人机器人
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• 《终结者》系列
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• 《机器管家》
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• 《星球大战》
• 《变形金刚》系列
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• 《机器人瓦力》
《太空堡垒狄加》 • 《宝莱坞机器人之恋》
• 清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等高 等院校和研究机构也在近几年投入了相当的人力、 物力，进行智能拟人机器人的研制工作。
(a) 哈工大HIT-III
(b) 国防科大“先行者” (c) 清华大学THBIP-I
拟人机器人的应用
• 拟人机器人不仅是一个国家高科技综合水平的重要标 志，也在人类生产、生活中有着广泛的用途。由于拟 人机器人具有人类的外观特征，更容易适应人类的生 活和工作环境，代替人类完成各种作业。它不仅可以 在有辐射、粉尘、有毒的环境中代替人们作业，而且 可以在很多方面扩展人类的能力，具有广阔的应用前 景。将来它可以在家庭服务、医疗、教育、社会娱乐 、生物技术、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输 、农林水产等多个领域得到广泛应用。而且在好多影 片中也多次出现。
• 法国Aldebaran
Robotics公司的可爱 的机器人NAO。NAO机 器人是一款人工智能机 器人。它拥有着讨人喜 欢的外形，而且具备有 一定水平的人工智能和 一定程度的情感智商， 能够与人亲切的互动。 NAO机器人能够表现出 愤怒、恐惧、悲伤、幸 福，兴奋和自豪的情感 。视频
• 由日本产业技术综合研究 所研制的“未梦”(HRP4C)她的外形参考日本青 年女性身体指标的平均值 设计制造；动作则是在动 态捕捉技术测量到的人类 步行动作和全身动作数据 的基础上实现的。此外它 还可以用麦克风获取人声 进行识别，并和人类互动 对话。
视频
• 日本软银公司2014年最 新研制的情感机器人“ 佩珀”，他也能唱歌、 会跳舞，还可以与人们 对话。与传统机器人不 同的是，“佩珀”用轮 子代替双脚运动，同时 通过云计算分享仿生数 据。它的声音与男孩相 仿。
仿生机器人技术的发展与应用
仿生机器人技术的发展与应用近年来，仿生机器人技术得到了快速发展，成为了科技领域最受关注的研究领域之一。
仿生机器人技术将生物学和工程学的知识相结合，致力于开发能够模拟和复制生物体结构和功能的机器人。
它不仅可以为人类社会带来许多便利，同时也具备了广泛的应用前景。
本文将从仿生机器人技术的发展历程、关键技术突破以及应用领域三个方面探讨仿生机器人技术的发展与应用。
一、仿生机器人技术的发展历程仿生机器人技术的起源可以追溯到古代，当时人们通过观察动物的运动方式来提高自己的运动能力。
而现代仿生机器人技术的发展，可以追溯到上世纪50年代。
当时，科学家们开始研究仿生机器人的构造以及它们如何模仿生物的运动方式。
随着科技的进步，仿生机器人技术得到了长足的发展。
人们通过运用生物学、力学学、材料学等多学科知识，逐渐改进并完善了仿生机器人的结构和功能。
如今，仿生机器人已经可以在各种极端环境下实现工作，并为人类社会做出了巨大贡献。
二、关键技术突破1. 感知与控制技术仿生机器人技术在感知与控制方面取得了重要突破。
通过模拟生物的感知器官，如鸟类的视觉、鱼类的侧线系统等，仿生机器人能够获取周围环境的信息。
同时，仿生机器人还可以利用先进的控制算法和传感器技术，实现对机器人身体的精确控制。
2. 材料与制造技术在材料与制造方面，仿生机器人技术的发展离不开材料科学和制造工艺的突破。
新材料的研发和应用使得仿生机器人能够更好地模拟生物的外形和运动方式。
同时，先进的制造工艺则使得仿生机器人的制造更加高效和精确。
3. 人机交互技术人机交互技术是仿生机器人技术发展中的重要一环。
通过模拟人类的情感和认知功能，仿生机器人能够更好地与人类进行交互。
这一技术的突破使得仿生机器人在医疗、教育、陪护等领域的应用具备了更高的可行性。
三、仿生机器人技术的应用领域1. 医疗与康复仿生机器人在医疗与康复领域具有广阔的应用前景。
例如，仿生机器人可以用于进行手术操作，精确度更高，并能减少手术风险。
仿生机器人研究现状与发展趋势
仿生机器人研究现状与发展趋势一、本文概述随着科技的飞速进步，仿生机器人作为一种融合生物学、机械工程、电子技术和等多学科的交叉领域，正逐渐受到全球科研人员的广泛关注。
仿生机器人，顾名思义，是指模仿生物形态、结构、功能甚至行为特性的机器人系统。
本文旨在探讨仿生机器人的研究现状，分析其在设计、制造、应用等方面所取得的成果，并预测其未来的发展趋势。
通过对相关文献的梳理和实地调研，本文期望为仿生机器人领域的研究者、开发者及爱好者提供一个全面、深入的视角，以推动该领域的持续发展。
二、仿生机器人的研究现状随着科技的飞速进步，仿生机器人作为机器人技术的重要分支，正日益受到全球科研人员的关注。
仿生机器人，顾名思义，是以生物学中的生物体为灵感，模仿其形态、结构和功能，设计和制造出的机器人。
近年来，仿生机器人在多个领域都取得了显著的研究进展。
在形态仿生方面，科学家们已经成功研制出模仿昆虫、鱼类、哺乳动物等生物形态的仿生机器人。
例如，模仿蜻蜓的飞行机制设计的仿生飞行器，在空中悬停和机动性方面表现出色；模仿鲨鱼皮肤纹理的仿生材料，能够有效提高水下机器人的游动效率。
在功能仿生方面，仿生机器人正逐渐展现出强大的潜力和应用前景。
例如，模仿人类手部结构的仿生手，已经能够帮助截肢者恢复一定的手部功能；模仿鱼类感知系统的仿生传感器，能够实现在复杂环境下的精准感知和导航。
在控制策略方面，随着人工智能和机器学习技术的发展，仿生机器人的控制策略也日益智能化。
通过深度学习和神经网络等算法，仿生机器人能够实现对环境的自适应和自学习，提高其在复杂环境中的生存能力和工作效率。
然而，尽管仿生机器人在多个领域都取得了显著的研究进展，但仍面临着许多挑战和问题。
例如，如何进一步提高仿生机器人的仿生度、如何增强其在复杂环境中的适应性、如何提高其能源利用效率等，都是当前亟待解决的问题。
总体来说，仿生机器人作为一种新兴的机器人技术，正逐渐展现出其强大的潜力和应用前景。
仿生机器人沿革史
仿生机器人沿革史===仿生机器人沿革史===世界上第一台工业机器人诞生于1959年，由乔治·德沃尔（George Devol）创办的Unimation公司创造，名叫Unimate，在1961年被投入通用汽车公司的一条汽车装配生产线正式开始工作。
[1] 仿生机器人产业发展到现在主要经历了三个阶段：第一阶段：宏观仿形与运动仿生阶段，该阶段主要是利用机电系统实现诸如行走、跳跃、飞行等生物功能，并实现了一定程度的人为控制，代表产品有1968年美国的Mosher，1973年日本的WABOT-1，1984年MicroBat等。
1968年，美国通用电器公司研制了四足步行机器人Mosher，它采用了由人控制的方法模拟四腿生物行走，是仿生多足移动机器人技术发展史上的一个里程碑。
[2]1973年，日本早稻田大学发明世界上第一个真人大小的人形机器人Wabot-1，它融合肢体运动控制系统、视觉系统和沟通平台于一身，内部的传感器使其可以测量到物体的距离和方向，机器人可以行走甚至使用带有触觉传感器的手臂抓住并移动物体。
[3]1991年，加拿大学者Delaurier等人成功研制了第一台模仿鸟类飞行姿态的扑翼机，并给出了它的动力学模型。
[4]1998年，加州理工学院与航空环境公司合作研制出第一个模仿蝙蝠的飞行姿态的微型机器人Microbat，它是一种电池为动力的微型扑翼机，其重量仅10克，由微机电系统驱动类似蜻蜓的机翼。
[5]第二阶段：机电系统与生物性能部分融合阶段，该阶段注重传统结构与仿生材料的融合，以及仿生驱动的运用。
代表产品有2000年日本的Asimo，2008年美国的Bigdog，2010年德国的Smartbird。
2000年，日本本田技研工业株式会社研制出具有划时代意义的智能仿人机器人Asimo，它已经可以同时与多人进行对话；遭遇其他正在行动中的人时，会预测对方行进方向及速度，自行预先计算替代路线以免与对方相撞。
仿生机器人介绍
人计算机，在无线环境下完成控制、
编程以及导航操作。而软件系统的
更新改进，加快了机器狗爱宝“头
脑”的反应时间，使它能够更好地
执行主人们的声音指令， 索尼公司
如此表示。新一代“爱宝”还装有
一个与微软公司Outlook 软件兼容
的日程安排程序，因此，这只机器
狗可以及时地提醒它的主人们，不
翼展也仅仅有三厘米，它是典型的
仿生学产品，其飞行运动原理和真
的苍蝇非常相似，在哈佛大学完成
了它的首飞。
当机器人学家第一次看到他们
的作品开始运动和具有“生命”时，
没有其他比在此时更具有价值的时
刻了。而罗伯特伍德，就在一年前
的此时，当罗伯特伍德的第一双人
工翅膀展翅飞翔的时候，这种初为
人父般的骄傲来临了。
• 生物机器人，生物机器人是利用单细胞打造成的，具有特
殊功能特性的机器人，他们能够完成普通仿真机器人所不
能完成的任务，生物机器人被设计成通过光和电磁刺激来
激发化学反应。
仿生机器人的特点
• 多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人，机构复杂。
• 其驱动方式不同于常规的关节型机器人，通常采用绳索、
人造肌肉或形状记忆合金等驱动。
仿生机器人国内外研究情况
水下机器人
• 无人遥控潜水器，也称水下机器人。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。 无人遥控潜
水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，
其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在
仿生机器人国内外研究情况
人形机器人专题报告：灵巧手与传感器,拟人化与智能化精选版
（：东方）1.灵巧手：向高集成度和智能化发展1.1 灵巧手简介机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的交互中起着关键作用。
自 20 世纪 70 年代起，国内外对灵巧手展开了大量研究，从三指到五指，从工业到生活，从简单的抓取到灵巧操作，以期解决复杂的实际作业问题。
灵巧手是为多任务而研究开发的一种智能型通用机械手，灵巧的抓取是任务操作的先决条件。
灵巧指的是手的姿势可变性，这种可变性越高，则认为手就越灵巧。
机器人灵巧手从结构和功能上参考人手，能够灵活操作对象，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。
机器人多指灵巧手的研究始于 20 世纪 70 年代。
早期灵巧手多采用腱驱动系统与电机驱动，以日本“电子技术实验室”的 Okada 灵巧手、美国斯坦福大学的 Stanford/JPL 灵巧手、美国麻省理工学院和犹他大学联合研制的Utah/MIT 灵巧手作为该领域研究初始阶段的典型代表，为后续仿人型多指灵巧手研究建立了理论基础。
20 世纪末，随着嵌入式硬件的发展，多指灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。
如德国宇航中心先后研制的 DLR-Ⅰ和 DLR-Ⅱ灵巧手，共集成了 25 个传感器，包括类似人工皮肤的触觉传感器、关节扭矩传感器、位置传感器和温度传感器等，使灵巧手在灵活性和感知能力方面都有显著提升。
多指灵巧高系统集成的灵巧手具有灵活性和功能性的优势，但是复杂的系统导致了高额的制造成本并且降低了系统的可靠性和易维护性。
因此近 10 年，多指灵巧手设计的一个重要方向是简化系统与提高鲁棒性。
手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。
灵巧手种类繁多，可根据结构形式、驱动方式、传动机构进行分类。
1) 灵巧手按照结构形式分类可分为驱动器内置式、驱动器外置式与驱动器混合制式。
早期机器人驱动器的尺寸较大，故驱动器外置式应用较多。
随着工艺的发展与驱动器尺寸的减小，驱动器逐渐走向内置式与混合置式，在保证手指自由度的同时尽量实现体积大小可控。