仿生昆虫型移动机器人结构设计+CAD图纸(3)
时间:2019-03-30 20:40 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
机器人的应用范围遍及工业、农业、娱乐、服务和国防各个领域，机器人的应用朝着多元化、多领域、多用途的方向发展。机器人正朝着智能化发展，将人工智能与仿生学相结合制造出类生物机器人。近年来随着日本仿生机器ASIMO\ 美网火星探测器等项目的研制成功，智能机器人的研究和发展，特别是能够代替人在危险、恶劣等环境中从事特殊任务的特种智能机器人的研究和发展,成了各国政府制定高技术计划的一个重要内容，支撑智能机器人的关键技术——感知与智能控制技术已成为机器人研究领域的热点之一。 20世纪90年代初，美国麻省理工学院的教授布鲁克斯在学生的帮助下, 制造出一批蚊型机器人，取名昆虫机器人，这些小东西的习惯和蟑螂十分相近。 它们不会思考，只能按照人编制的程序动作。几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2 千米/小时。 可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以 用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。在美国，科技人员研制设计的金枪鱼潜艇，其实就是金枪鱼机器人,行驶速度可达20节，是名副其实的水下游动机器。它的灵活性远远高于现有的潜艇，几乎可以达到水下任何区域，由人遥控，它可轻而易举地进入海底深处的海沟和洞穴，悄悄地溜进敌方的港口，进行 侦察而不被发觉。作为军用侦察和科学探索工具,其发展和应用的前景十分广阔。目前，中国科学院也已经研究出了类似仿生鱼机器人。研究制造昆虫机器人，其前景也是非常美好的。例如，有人研制一种有弹性腿的机器昆虫，大小只有一张信用卡的1/3左右，可以像蟋蟀一样轻松地跳过障碍，一小时几乎可前进37 米。美国科学家研制的蜜蜂机器人，在加装太阳能电池板和传感设备后可自主飞行相当长的时间。这种机器昆虫最特殊的地方是突破了“牵动关节必须加发动机”的观念。机器人正在向人工智能方向快速发展,仿生机器人的发展也非常快。机器人的存在价值就在于它能够做很多人类不能完成的任务，人类是有生命体征的动物，对生存条件有很高的要求。而机器人是一台机器，它没有生命体征，只有在极其恶劣的环境中工作时才会对它机体的材料有比较高的要求。这样就可以让机器人代替人类去完成那些人类无法完成的任务。随着人类研究领域的不断扩展，以及人类生活水平的不断提高，机器人的发展也显得越来越重要。 自然界中的各种生物通过物竞天择和长期进化，已对外界环境产生了极强的适应性，在能量转化、运动控制、状态调节、信息处理和方位辨別等方而还表现出高度的合理性。因此机器人朝着仿生方向发展足必然的。曾经在IEEE机器人学与仿生学国际学术会议上，与会的机器人专家就指出：“模仿生物的分体结构和功能，从事生物特点工作的仿生机器人，有望代替传统的工业机器人，成为未来机器人的发展方向。 1.3仿生学原理分析 仿生式优尔足机器人，顾名思义，优尔足机器人在我们理想架构中，我们借鉴了自然界昆虫的运动原理。足是昆虫的运动器官。昆虫有3对足，在前胸、中胸和后胸各有一对，我们相应地称为前足、中足和后足。每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。基节是足最基部的一节，多粗短。转节常与腿节紧密相连而不活动。腿节是最长最粗的一节。第四节叫胫节，一般比较细长，长着成排的刺。第五节叫跗节，一般由2-5节个亚节组成：为的是便于行走。在最末节的端部还长着两个又硬又尖的爪，可以用它来抓住物体。行走是以三条腿为一组进行的，即 一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并向后蹬时，另外三条腿即抬起向前准备替换。前足用爪固定物体后拉动虫体向前，中足用来支持并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向。这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来，因为重心总是落在三角支架之内。并不是所有成虫都用优尔条腿来行走，有些昆虫由于前足发生了特化，有了其他功能用或者退化，行走就主要靠中、后足来完成了。大家最为熟悉的要算是螳螂了，我们常看到螳螂一对钳子般的前足高举在胸前，而是由后四条足支撑地面行走。 (责任编辑：qin) |