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常見的仿生機器人類型及其體系結構
發布時間:2023-04-21 閱讀量:1115 來源:我愛方案網整理 作者:我愛方案網

一、常見的仿生機器人類型

 

1、機器蝎子  

 

長約50厘米的機器蝎子與其他傳統的機器人不同,它沒有解決復雜問題的能力。機器蝎子幾乎完全依靠反射作用來解決行走問題。這就使得它能夠迅速對困擾它的任何事物做出反應,它的頭部有兩個超聲波傳感器。如果碰到高出它身高50%%的障礙物,它就會繞開。而且,如果左邊的傳感器探測到障礙物,它就會自動向右轉。  

 

2、機械蟑螂  

 

不只是蝎子,就連蟑螂也能給科學家提供設計的靈感,科學家們發現,蟑螂在高速運動時,每次只有三條腿著地,一邊兩條,一邊一條,循環反復,根據這個原理,仿生學家制造出機械蟑螂,它不僅每秒能夠前進三米,而且平衡性非常好,能夠適應各種惡劣環境,不遠的將來,太空探索或排除地雷,就是它的用武之地  

 

3、機器梭子魚  

 

麻省理工學院的機器梭子魚,是世界上第一個能夠自由游動的機器魚。它大部分是由玻璃纖維制成的,上覆一層鋼絲網,最外面是一層合成彈力纖維。尾部由彈簧狀的錐形玻璃纖維線圈制成,從而使這條機器梭子魚既堅固又靈活。一臺伺服電動機為這條機器魚提供動力。  

 

常見的仿生機器人類型及其體系結構

 

4、機器蛙  

 

機器蛙腿的膝部裝有彈簧,能像青蛙那樣先彎起腿,再一躍而起。機器蛙在地球上一躍的最遠距離是2.4米;而在火星上,由于火星的重力大約為地球的1/3,機器蛙的跳遠成績則可遠達7.2米,接近人類的跳遠世界紀錄。因此它不會再像2007年的火星越野車那樣在一塊小石頭面前一籌莫展了。  

 

5、機器蜘蛛  

 

這是太空工程師從蜘蛛攀墻特技中得到靈感而創造出的。它安裝有一組天線模仿昆蟲觸角,當它邁動細長的腿時,這些觸角可探測地形和障礙。機器蜘蛛原形很小,直立高度僅18厘米,比人的手掌大不了多少?!爸┲雮b”們不僅能攀爬太空越野車無法到達的火星陡坡地形,而且成本也經濟許多,這樣,一大批太空“蜘蛛俠”就會遍布在火星大地的各個角落。  

 

6、機器金槍魚  

 

機器金槍魚機器金槍魚是麻省理工學院自“查理”之后在機器魚研制方面取得的最新成果。這個新原型擁有柔軟的身體,體內只裝有1臺發動機以及6個移動部件,使其能夠在更大程度上模擬真實魚的移動。

 

二、仿生機器人體系結構  

 

1、基于功能來分解  

 

基于功能分解的體系結構在人工智能上屬于傳統的慎思式智能,在結構上體現為串行分布,在執行方式上屬于異步執行,即按照“感知一規劃一行動”的模式進行信息處理和控制實現。以美國國家航天局和美國國家標準局所提出的NASRMtI〕為典型代表。這種體系結構的優點是系統的功能明了.層次清晰,實現簡單。但是申行的處理方式大大延長了系統對外部事件的響應時間,環境的改變導致必須重新規劃,從而降低了執行效率。因此只適合在已知的結構化環境下完成比較復雜的工作。  

 

2、基于行為來分解  

 

基于行為分解的體系結構在人工智能上屬于現代的反應式智能,在結構上體現為并行(包容)分布,在執行方式上屬于同步執行,即按照“感知一行動”的模式并行進行信息處理和控制。以麻省理工的R.A.Brooks所提出的行為分層的包容式體系結構(SubsumptionArchitecture) Arkin提出的基于MotorSc hema的結構為典型代表。其主要優點就是執行時間短、效率高、機動能力強。但是由于缺乏整體的管理,很難適應于各種情況。因此只適用于在沐淘環境下執行比較簡單的任務。  

 

3、基于智能分布來分解  

 

基于智能分布的體系結構在人工智能上屬于最新的分布式智能,在結構上體現為分散分布,在執行上屬于協同執行,既可以單獨完成各自的局部問題求解,又能通過協作求解單個或多個全局問題。以基于多智能體的體系結構為典型代表。這種體系結構的優點是既具有“智能分布”的特點,又有統一的協調機制。但是如何在各個智能體之間合理的劃分和協調仍然需要大量的研究和實踐。該體系結構在許多大型的智能信息處理系統上有著廣泛的應用。  

 

除以上三類主要的體系結構之外,還有一些改進的混合式體系結構,如帶反饋環節的行為分解模式、基于分布式智能的分層體系結構、基于功能分解的多智能體結構等等。但是從整體上來看,它們或是在功能模塊的靈活性和擴展性上不足,或是沒能很好的協調慎思式智能與反應式智能,或是各層次間的交流機制不夠完善。

 

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