仿生机器人概述

仿生机器人概述

一、仿生机器人的定义

简单来说，仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统。从本质上来讲,所谓“仿生机器人”就是指利用各种机、电、液、光等各种无机元器件和有机功能体相配合所组建起来的在运动机理和行为方式、感知模式和信息处理、控制协调和计算推理、能量代谢和材料结构等多方面具有高级生命形态特征从而可以在未知的非结构化环境下精确地、灵活地、可靠地、高效地完成各种复杂任务的机器人系统.（摘自《仿生机器人的研究》许宏岩,付宜利,王树国,刘建国著）

二、对仿生机器人的理解

仿生机器人是一个很宏大的概念，字面上讲任何模仿自然界生物的机器都可以称之为仿生机器人。但是根据诸多文献的定义，现在人们倾向于将第四代及之后的机器人称之为仿生机器人，也就是2000年之后产生的机器人。我认为这样界定的根据在于第四代机器人具有了完备的感知能力和面对简单问题时的处理能力，如现在的两足机器人能够根据地形的变化自行调整行走模式，从容的绕开障碍物并且保持重心平衡，而这是以前的机器人所无法实现的。所以我们认为这时的机器人初步具有了人的智力，可以与生物的智能相比拟，是仿生机器人。

三、仿生机器人的产生前提与发展动力

生物在经过了千百万年的进化之后,由于遗传和变异的原因,已经形成了从执行方式、感知方式、控制方式,一直到信息加工处理方式、组织方式等诸多方面的优势和长处.仿生机器人这门学科产生和存在的前提就在于,生物经过了长期的自然选择进化而来,在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性.而非结构化的、未知的工作环境、复杂的精巧的高难度的工作任务和对于高精确度、高灵活性、高可靠性、高鲁棒性、高智能性的目标需求则是仿生机器人提出和发展的客观动力. （摘自《仿生机器人的研究》许宏岩,付宜利,王树国,刘建国著）

生物在漫长的进化过程中演变出的无比精巧、合理的结构，是目前人类所有的理论和技术都无法达到的。任何由人类设计的堪称完美的结构，放到自然界的生物面前，都相形见绌。因此，研究现成的最优化、最完美的生物体就成为人类设计机械最廉价、最可靠的范本，由此诞生了仿生学这一专门的学科，而仿生机器人则是机械与仿生学两者结合的最佳产物。这也是仿生机器人产生的前提与发展的动力。

四、仿生机器人的现状

目前由于仿生材料、机器人控制系统等问题尚未有突破性进展，所以仿生机器人并未像人们想象的那样完全具有人的形态和智能。然而，仿生机器人领域依旧是创新不断，各国主要研究的类型有：运输型的轮式机器人、双足的服务型机器人、跳跃式机器人、模仿鱼类的水下机器人、模仿爬行动物的爬行机器人、稳定性较高的四足和八足机器人等等。下面是摘自《仿生机器人的研究》中的一幅有关仿生机器人的分类的图片。

五、仿生机器人所面临的关键技术问题

运动机理的建模、感知信息的处理、控制计算的优化、能量代谢的效率、仿生材料的合成。

这些技术问题反映出人类仿生技术的不完善。其中，如何模拟最大限度模拟人工智能将是最终制约仿生机器人发展的问题。

六、仿生机器人的前景

总的来说，仿生机器人的发展前景是无比广阔的，各国无论是政府还是科学家都在关注仿生机器人的研究。这主要得益于其广阔的应用范围，仿生机器人可以部分代替人类的某些高危险性的工作，如扫雷、核原料泄露后的清理等等；同时，服务型机器人的研发又可以带给人们更为便捷的服务等。因此，仿生机器人的研究将是未来人们关注的重点，毕竟上至太空下至人们的日常生活，都离不开机器人的协助。