机器人概论.docx

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1、机器人概论我心目中的机器人摘要：希望在不久的将来，有一种纳米级的机器人能够通过注射的方法，将纳米机器人注射到人体，而当该机器人碰到血管中淤积或漂浮的胆固醇、脂肪时能毫不留情的扑上去，迅速将其撕咬嚼碎。关键字：机器人仿生学平衡运动传感器绪言：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三千多年的历史了。我国西周时期，偃师研制出能歌善舞的伶人。人们希望制造一种像人一样的机器，以便代替人们完成各种工作。机器人发展到如今，机器人技术的研究已经从示教再现型机器人向具有感官功能的智能机器人发展，而且是种类繁多，有各种不同的分类。而其中最令我着迷的是仿生

2、机器人。自然界中的各种生物通过物竞天择和长期演化，已经对外界环境产生了极强的适应性，在能量转换、运动控制、姿态调整、信息处理和方位辨识等方面还表现出高度的合理性，已日益成为人类开发先进技术装备的参照物，仿生机器人便是仿生学与机器人学相结合的产物。一、关于我的幻想：而在我心中一直有一个进入血管的机器人的想法：希望在不久的将来，有一种纳米级的机器人能够通过注射的方法，将纳米机器人注射到人体，而当该机器人碰到血管中淤积或漂浮的胆固醇、脂肪时能毫不留情的扑上去，迅速将其撕咬嚼碎。同凶恶的病毒相遇时，它们毫不畏惧，挺身而出。可是病毒也是很狡猾的，他们眼看对方来势凶猛，往往会装出一副缩头缩尾的可怜相，好似

3、已经投降；或者干脆一下子躺下，一动不动，似乎已经成了一具僵尸。机器人善良大度，他们大踏步的从这些已经放下武器的敌人身边走过。但是遭到优待的病毒并没有就此罢休，等机器人擦肩而过后，他们一跃而起，开场从背后恶狠狠的攻击机器人，机器人不断倒下。不要着急，这些机器人体内有纠错功能，他们中的大多数机器人在吃了一次亏之后，只要不是荣耀牺牲，他们就能自动调节行为方式。于是，机器人不再老实可欺，他们见到病毒后，不管他们怎样伪装，非要杀个片甲不留。病毒也随机应变，当他们同机器人相遇时，他们便拼命地膨胀躯体，虚张声势，竭力装出一副凶神恶煞的样子容貌。可是，大脑装有“超级英勇程序的机器人，英勇善战，杀身成仁，决心以

4、本人的生命保卫人类的健康，于是机器人同病毒进行了剧烈的大搏杀。病毒不断被歼灭，病毒的碎块不断浸透出血管，流入肾脏，通过尿液排出体外。于是动脉畅通无阻，人体愈加健康。固然我的想法如今的科技还没到达，但是随着微机电技术的发展，幻想正在一步步变成现实。当然关于机器人，很多电影也给我们展现了将来机器人的发展变化：其中我最喜欢的就是（机器人瓦利），又译名（机器人总发动）。这是一部叫人赏心悦目又比拟伤感的电光动画片。基于对稚气小朋友思维及行为模拟，里面几乎充满了搞笑味道。随着画面移动剧情发展，能够叫人嘴角一直咧向后脖颈。但看完以后仔细回味，不禁叫人几多心酸。人类社会真要科学到那个地步，着实可悲到了极点。好

5、在结局，多少还给人以慰藉：地球又有绿色了.二、仿生学与工业设计仿生学是近几十年来发展起来的属于生物学与技术科学之间的一门边缘学科。其英文为bionics,来自于希腊文bion,意指生命。JE斯蒂尔博士提出仿生学定义仿生学是模拟生物系统的原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征。其研究范围为机械仿生、物理仿生、化学仿生、人体仿生、智能仿生等。在机械仿生中还分为构造仿生、功能仿生和形态仿生。工业设计是一门综合性的边缘穿插学科,固然其核心是产品设计,是构成产品的功能、构造、形态、色彩、材质等要素,但围绕这些核心要素的工业设计活动却涉及到社会经济、科学技术、文化艺术等人类生活的各

6、个层面,并需要综合社会科学和自然科学中诸多学科知识来完成。随着人们对生物的进一步研究,仿生学获得了迅速的发展。利用仿生学原理来指导工业设计成为工业设计中的一个重要分支仿生设计。作为工业设计创新设计方法之一的仿生设计学的概念和研究成果,以工业设计的专业知识和技能为基础,以工业设计创新思想和观念为指导,是工业设计创立人与自然和谐关系,改良人类生活方式的一个重要途径和研究方向。二、当代工业设计中的仿生德国著名设计大师路易吉科拉尼曾讲：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中。这话道出了自然界是蕴含着无尽设计宝藏的天机。归纳当代工业设计中的仿生，其主要表如今下面几个方面：一形态的仿生形态从

7、其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态、抽象形态和意象形态。二功能的仿生在工业设计上，功能仿生多用于外形模拟。如计算机模拟大脑的存储功能，控制机器人，来完成各种恶劣环境下的工作。减轻了人的劳动强度，提高了生产率，改善了劳动条件。三构造和材料的仿生一般工业设计师积极地关注仿生发明中精巧的构造和奇特的材料，并且巧妙地应用这些构造和材料，结合市场的需求创造出人们需求的产品，进而创造更有价值的仿生成果，为人类创造愈加精巧愈加丰富的产品。三、综合仿生设计在当代工业产品设计中，单纯地从形态、功能、构造或材料的某一个方面来仿生是很少见的，更多的是综合形态、功能、构造和材料的多个方面来进行仿生设计，而

8、且还从大自然的生存哲学即和谐与共生的角度进行仿生设计。如梅塞德斯-奔驰在纽约当代艺术博物馆名为“弹性的设计的展览会上展出的一款仿生概念车，它就是形态仿生、功能仿生、构造仿生与色彩仿生的综合运用。轮式机器人和履带式移动机器人的操作都比拟简单，其移动和控制都比拟容易，应用范围比拟广泛。而履带式移动机器人又由于移动机构支撑面积大，接地比压小，更合适松软或泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小对路况具有较强的适应性，同时具有较强的爬坡能力和负载能力。然而随着机器人应用领域不断的扩大，足式移动机器人相比移动机器人中的轮式或履带式机器人，体现出其优势。该类型机器人具有较多的自由度能够使其像昆虫一样乖巧的活动，

9、并且对复杂多变的地形具有较强的适应能力。而且足式移动机器人的落足点是离散的，因此该机器人能够在足尖点可到达的范围内灵敏调整行走姿势，并选择合理的支撑点，使得机器人具有更高的行走能力。因而足式步行机器人的研究已经成为机器人学中一个引人瞩目的研究领域。要做好仿生机器人就必须先熟悉所要仿造生物的构造特点、生活习性等，所以我们在认真观察的基础上要得出理论支持。多足步行机器人是由机体和若干条腿所组成。通常，机器人机体是一个平台，每条腿通过臀关节布置的方式不同，机器人的构造及其运动特征就有所区别。机器人的步行腿由一个平面连杆机构、臀关节机构和脚机器脚关节组成。通常，脚关节是球铰，它具有三个转动自由度，这样

10、整条腿就有六个自由度。每条腿上的组主动关节通常都有驱动。由于机器人的重量主要集中在其机体上，臀关节连接着腿和机体，因而一般设计时都将机器人的构造重心与其几何中心尽可能地重合。下面我就来介绍当今最热门、最先进的机器人：这个形似机械狗的四足机器人被命名为“大狗(Bigdog)，“大狗机器人由波士顿动力学工程公司研制。这种机器狗的体型与大型犬相当，能够在战场上发挥非常重要的作用：在交通不便的地区为兵士运送弹药、食物和其他物品。它不但能够行走和奔跑，而且还可跨越一定高度的障碍物。该机器人的动力来自一部带有液压系统的汽油发动机。“大狗的四条腿完全模拟动物的四肢设计，内部安装有特制的减震装置。机器人的长度

11、为1米，高70厘米，重量为75千克，从外形上看，它基本上相当于一条真正的大狗。“大狗机器人的内部安装有一台计算机，可根据环境的变化调整行进姿态。而大量的传感器则能够保障操作人员实时地跟踪“大狗的位置并监测其系统状况。这种机器人的行进速度可到达7千米/小时，能够攀越35度的斜坡。它可携带重量超过150千克的武器和其他物资。“大狗即能够自行沿着预先设定的简单道路行进，可以以进行远程控制。四、总结与瞻望或许将来的机器人技术正朝着下面四个方向大步前进：感官功能越来越丰富、制作成本越来越低廉、设计编程越来越简化，以及使用起来越来越安全趋势一：感官功能越来越丰富机器人拥有视觉不仅能在工厂车间中执行更多的任

12、务，还能在其他行业大显神通，比如需要大量人手从事枯燥、重复性工作的饮食行业。“看得见的机器人能够代替人调酒做蛋糕、切菜伴沙拉，而他们准确的计算功能能够把这些工作做得更好。此外，机器人的触感也越来越灵敏。机器人通过触摸物体，能分析出物体的硬度、密度、形状等物理特性，然后使用相应的机械臂举起物品。展会上的一些工业机器人会用不同的“手处理不同的物品，它们会使用类似人类手指的多关节机械臂轻柔地夹起巧克力放进盒子；举重物时则用圆盘形的机械臂承受重量。赋予机器人听觉、视觉和触觉的最终目的，是让他们能更好的探索外部环境，最终为走出实验室，进入人类社会共同生活、工作做准备。趋势二：制造成本越来越低廉随着计算机

13、技术日益成熟，其使用成本也越来越低，使用计算机技术制造的高级机器人的成本也随之下降。由于当代机器人的功能越来越强大，能适应不同生产线需要，工厂企业无需为每条生产线配置单独的机器人，机器人的组装、维护成本因而大大地降低。以广泛应用机器人的汽车制造工业为例，他们使用的机器人非常昂贵，成本可达数百万美元，而这些机器人的组装、维护成本高达其制造成本的四倍。越来越便宜的机器人和维护费用无疑是企业的一大福音。很多机器人生产商更看好娱乐机器人和家政机器人的宏大市场潜力，不断研发出便宜又新奇的机器人推出市场。我们在不久的将来能够遇见，机器人将作为管家、保姆以及玩乐伴侣进入我们的家庭。趋势三：设计编程越来越简单

14、要让消费者把机器人买回家，首先要让他们易于操作。德国机器人制造商KUKA是第一个引进电脑编程的公司，它用电脑程序赋予机器人各种功能，替代以往只要大公司的工程人员才看得懂的专业编码。这样，消费者就能像用电脑一样使用机器人。一种名为“吊坠的手动编程装置还能够同时为多台机器人编程，大大地提高了生产效率。设计的不断简化为将来大规模生产机器人打下了坚实的基础。趋势四：使用起来越来越安全要使机器人在办公室和家庭得到广泛使用，他们必须非常安全。如今很多机器人还像野生动物似的被人类禁锢在安全范围内一旦笨重的机器人失去控制，人类的安全将遭到严重威胁。如今的机器人拥有听觉、视觉和触觉，这使他们更好地感悟外部环境，

15、能够避免与人类的冲突，他们也变得更安全。相信他们从实验室的“牢笼里解放、走进人类生活的日子不会太遥远。当今信息时代，人们对产品设计的要求不同于过去，不只是注意功能的完善，还要追求清新、淳朴，返璞归真的个性设计。从大自然的生存哲学即和谐与艺术的角度进行综合形态、功能、构造、材料等更深意义和层次上的仿生设计，才应该是这个时代的设计师们所追求的目的。参考文献：（机器人概论）李云江主编机械工业出版社（当代仿生机器人设计）罗庆生韩宝玲主编电子工业出版社（多足步行机器人运动规划与控制）陈学东等著华中科技大学出版社（机器人学基础）蔡自兴编著机械工业出版社左铁锋.仿生学在工业设计中的运用J.艺术设计论坛，2004，(10):20一21.