仿生機器人：生物與機械的完美結(jié)合

樂佳

提起機器人，您首先想到的是《終結(jié)者》中阿諾德·施瓦辛格所扮演的T-800還是《超能查派》中第一個擁有自我意識的機器人警察查派？進入21世紀(jì)以來，隨著人工智能、傳感器技術(shù)、計算機科學(xué)以及機械電子等領(lǐng)域的快速發(fā)展，機器人已經(jīng)由電影或者小說中完全虛構(gòu)的角色，逐漸成為現(xiàn)實產(chǎn)品進入普通家庭，比如：如今隨處可見的智能掃地機器人。當(dāng)然這些機器人產(chǎn)品離T-800或者查派的高度類人化和智能化還有較遠的距離，但隨著人們對機器人領(lǐng)域越發(fā)高漲的研究熱情和資金投入，特別是近年來仿生機器人的興起，相信在不久的將來，我們生活和工作中的許多事情都可以由仿生機器人替我們完成。那么，到底什么是仿生機器人？仿生機器人能為我們做什么？本文將用通俗易懂的語言來回答以上的問題。

仿生機器人及其分類

仿生機器人是機器人領(lǐng)域的一個重要分支，也是近年來機器人領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，它是將仿生學(xué)應(yīng)用到機器人設(shè)計領(lǐng)域的產(chǎn)物，仿生機器人可以看作機器人發(fā)展的高級階段。仿生機器人是通過對自然界中各種生物的外部形狀、運動原理和行為方式進行研究，然后將研究結(jié)果應(yīng)用到機器人設(shè)計領(lǐng)域，從而設(shè)計出能模仿并完成相關(guān)生物行為的機械系統(tǒng)。我們可以通過一個簡單的例子來加深理解：三國時期，諸葛亮為了幫助蜀軍運糧草，發(fā)明了“木牛流馬”;“木牛流馬”完全可以看作是低配版的仿生機器人，通過研究牛、馬的運動原理，從而設(shè)計出相應(yīng)的器械來模擬牛、馬的運動，進而幫助蜀軍運糧，節(jié)省運糧的人力成本。可以這樣說：仿生機器人是人類向大自然這個鬼斧神工的造物主學(xué)習(xí)后，造出的具有相關(guān)生物特性的“山寨貨”。

根據(jù)仿生機器人使用環(huán)境的不同，一般將仿生機器人分為三類：水下仿生機器人、空中仿生機器人和陸地仿生機器人。水下仿生機器人主要是通過模仿各種水生生物的生物特性設(shè)計的水下機器人，比如：電影里經(jīng)?？匆姷臋C器魚、機器螃蟹等;空中仿生機器人則是模仿各種飛行生物的生物特性設(shè)計的飛行機器人，比如：達·芬奇1485年根據(jù)鳥類飛行原理設(shè)計的樸翼式飛機圖紙;陸地仿生機器人是當(dāng)前仿生機器人研究的主要方向，通過對陸地生物（比如：人、狗、蛇、青蛙等）的組織機構(gòu)和運動原理進行研究，從而設(shè)計出的陸地機器人，比如：雙足步行機器人、多足移動機器人、蛇形機器人和跳躍機器人等。

仿生機器人的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

仿生機器人由于是通過模仿生物界中各種現(xiàn)實生物的生物特性設(shè)計的機器人，因而其能較好地完成各種具有生物特點的工作，被廣泛應(yīng)用于反恐防爆、太空探索、搶險救災(zāi)等不適合由人來完成的危險任務(wù)中，比如：反恐防暴任務(wù)中完成各種拆彈任務(wù)的拆彈機器人，通過使用拆彈機器人來完成拆彈任務(wù)可以最大限度地減少人員傷亡。仿生機器人從早期單純的外形模仿，到后來簡單的行動模仿，到如今利用傳感器和數(shù)據(jù)融合技術(shù)來對環(huán)境的變化做出正確的判斷和反應(yīng)，從而適應(yīng)環(huán)境的變化，其正一步步朝著智能化的方向發(fā)展;在未來，仿生機器人不僅會具備對環(huán)境的感知能力，還會有更好的決策能力，能夠?qū)Νh(huán)境的變化做出更好的響應(yīng)，從而完成更加復(fù)雜的任務(wù)。