仿生學與仿生技術

1、仿生學與仿生技術,Beijing Institute of Technology,,1、仿生學的產生? 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： 以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特征的方式、或是以類似于生物系統方式工作的系統科學。 2、典型實例（1）木工的鋸（2）車輪（3）武術（4）聲納、視覺等,Beijing Institute

2、of Technology,,3、仿生學研究的范圍? 結構仿生：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計與制作，通過對生物體材料構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、驅動三種功能于一身的智能材料。用于機器人驅動、傳感等領域有: 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或部分實現動物豐富的功能, 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)，實現大規(guī)模并行信號處理, 如數據存儲、分類、識別等。這項技術可用于腦損傷的治療, 也為未來仿生腦的出

5、現奠定基礎。此外，情態(tài)是大腦思維的重要表現, 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、應的運動器官, 實現機器人的運動功能。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：高級神經系統仿生、低級神經系統仿生、進化機制的仿生。模仿動物高級神經系統機理實現控制的方法主要有兩種：人工神經網絡、模糊控制；而低級神經系統仿生體現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”進化法則而產生的遺傳控制算法，它特別適用于非線性復雜大系統的全局優(yōu)化。,Beijing Institute of Technology,,? 群體仿生 生物社會行為的仿生系統，建立多機器人協調系統，研究多機器人系統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、數學、物理

8、學、計算機科學和工程技術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構和性質、能量轉換和信息傳遞，從而來改善現有的機械、儀器、建筑結構和工藝過程，為工程技術提供新的設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、大腦神經細胞、神經網絡的模擬、動物定位、導航功能的模擬、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