仿生學與仿生技術(shù)

1、仿生學與仿生技術(shù),Beijing Institute of Technology,,1、仿生學的產(chǎn)生? 1960年全美第一屆仿生學討論會的召開為標志；? 由美國科學家斯蒂爾提出，定義為Bionics。解釋為： 以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)科學。 2、典型實例（1）木工的鋸（2）車輪（3）武術(shù)（4）聲納、視覺等,Beijing Institute

2、of Technology,,3、仿生學研究的范圍? 結(jié)構(gòu)仿生：機器魚、機器狗、機器蛇等,Beijing Institute of Technology,,3、仿生學研究的范圍? Sony Company,Beijing Institute of Technology,,3、仿生學研究的范圍? Sony Company,Beijing Institute of Technology,,3、仿生學研究的范圍? Sony Compa

3、ny,Beijing Institute of Technology,,? 材料仿生 材料仿生即從生物功能的角度來考慮材料的設(shè)計與制作，通過對生物體材料構(gòu)造與形成過程的研究及仿生，使材料具有特殊的強度、韌性以及一些類生物特性。如仿生皮膚、人造肌肉以及一些集傳感、控制、驅(qū)動三種功能于一身的智能材料。用于機器人驅(qū)動、傳感等領(lǐng)域有: 形狀記憶合金、電致流變流體材料、磁致流變流體材料、電致伸縮材料、磁致伸縮材料、光導(dǎo)纖維和功

4、能凝膠等。,Beijing Institute of Technology,,?功能仿生 功能仿生的目的是使仿生機械能夠使實現(xiàn)或部分實現(xiàn)動物豐富的功能, 如思維、感知、運動及操作等。大腦功能仿生、感知仿生、運動仿生都是智能機器人研究的重要內(nèi)容。大腦功能仿生：力求用仿生芯片代替腦部的特定功能區(qū)，實現(xiàn)大規(guī)模并行信號處理, 如數(shù)據(jù)存儲、分類、識別等。這項技術(shù)可用于腦損傷的治療, 也為未來仿生腦的出

5、現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。此外，情態(tài)是大腦思維的重要表現(xiàn), 對情態(tài)的仿生還將大大提高人機交互的友好與融洽。,Beijing Institute of Technology,,?功能仿生 感知仿生：感知系統(tǒng)是生物體的信息輸入通道, 對生物體的行動、決策具有重要作用。對動物視覺、聽覺、觸覺等感知功能的研究, 有助于工程問題的解決。主要包括視覺仿生，導(dǎo)航與規(guī)劃能力的仿生；聽覺、觸覺仿生；仿生人造皮膚等。運動仿生：人們模仿自然界中動物的運動方式和相

6、應(yīng)的運動器官, 實現(xiàn)機器人的運動功能。迄今為止，機器人所采用的運動方式主要有：輪式、履帶式、足式、蠕動式、振動沖擊式、泳動式、飛行式等。,Beijing Institute of Technology,,? 控制仿生 控制仿生包括：高級神經(jīng)系統(tǒng)仿生、低級神經(jīng)系統(tǒng)仿生、進化機制的仿生。模仿動物高級神經(jīng)系統(tǒng)機理實現(xiàn)控制的方法主要有兩種：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制；而低級神經(jīng)系統(tǒng)仿生體現(xiàn)為行為控制和中心模式發(fā)生器。進化機制的仿生主要是模擬

7、生物界“優(yōu)勝劣汰，適者生存”進化法則而產(chǎn)生的遺傳控制算法，它特別適用于非線性復(fù)雜大系統(tǒng)的全局優(yōu)化。,Beijing Institute of Technology,,? 群體仿生 生物社會行為的仿生系統(tǒng)，建立多機器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)，研究多機器人系統(tǒng)中單體機器人的行為及其與群體的相互作用。,Beijing Institute of Technology,,4、 仿生學的定義： 仿生學是生物學、數(shù)學、物理

8、學、計算機科學和工程技術(shù)學等多學科相互滲透、交叉而形成的一門新學科。它主要研究生物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，從而來改善現(xiàn)有的機械、儀器、建筑結(jié)構(gòu)和工藝過程，為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想及工作原理的科學。 目前，仿生學的研究主要集中在感覺器官的模擬、大腦神經(jīng)細胞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬、動物定位、導(dǎo)航功能的模擬、生物力學和生物化學的模擬等方面。,Beijing Institute of Technology,,5、 研究動

9、態(tài) 1）仿生機器人的研究動態(tài).doc2）20041217_sony.mpeg3）20041215_asimo.mpeg,Beijing Institute of Technology,,5、 研究動態(tài) 4）chiba1.mpg5）chiba2.mpg6）jump_soft_5-2.mpg,Beijing Institute of Technology,,6、 其他1）吳玉祿