仿蜥蜴机器人单腿运动水动力特性仿真及实验

仿蜥蜴机器人是模拟蛇怪蜥蜴运动方式实现水面行走的机器人,其脚掌的运动特性决定了机器人能否实现水面行走.本文通过构建机器人单腿驱动机构及脚掌模型,运用ADAMS软件分析了机器人单腿驱动机构在不同速度时脚掌处入水特性;利用计算流体动力学分析软件FLUENT中动网格技术,仿真分析脚掌拍水、扑水和恢复运动过程,分析机器人单腿驱动速度与空气腔形成的关系,结果表明转速不低于270 r/min时,脚掌能够形成空气腔;最后在实验室环境下进行机器人水面行走实验,实验结果与理论分析结果相符.     

大壁虎脚趾运动和感觉的分区分级调控

近年来, 爬壁机器人是机器人领域研究和开发的一个热点课题. 大壁虎是研究爬墙机器人的理想模型. 在仿壁虎机器人的研制过程中, 脚掌(趾)的设计是关键技术之一. 采用高速摄像和电生理学方法, 观测了大壁虎前、后脚在不同界面爬行时不同的运动模式; 研究了5个脚趾的黏-脱附运动及其感觉信息传入的神经支配; 发现了5个脚趾运动和感觉功能的不同分区, 黏附和脱附行为及其感受传入的分级调控现象. 这些结果为当前仿壁虎机器人, 以及其他4足和多足机器人脚掌(趾)的结构和运动控制系统的设计提供重要的信息和理念.     

未来的家用微型机器人

随着微型电脑技术的发展,西方童话中描述的可听人差遣的小精灵将成为现实。当前,世界上微型机器人技术在工业领域已得到广泛应用,但从体积微小这一特征来说,微型机器人在人们的日常生活中也将发挥越来越大的作用。由此,科学家们目前更着眼于研究如何将社会服务性机器人和微型机械巧妙结合,开发出应用于日常生活服务的产品。下面是几种正在开发的家用微型机器人新技术。     

非连续约束变结构杆机构机器人: 运动与控制的若干仿生基础问题

在非连续约束变结构机器人运动机构的仿生概念及模型研究基础上, 系统分析这类机器人的机构学、冗余驱动下的运动协调、非连续接触引发的动力学、机器人脚及地面反力、爬壁杆机构机器人黏附性脚掌的设计及相关微制造和相关步态规划与控制策略的研究现状和存在的主要问题, 提出未来发展的建议.     

软体机器人的仿生物理智能

生物可以在各种非结构化自然环境中生存,其身体中所蕴含的物理智能至关重要,涉及材料、结构和形态等要素.通过融合仿生物理智能,有望降低软体机器人的控制成本,提高机器人系统的响应速度和极端环境下的鲁棒性,以及使微型机器人更加智能化.本文阐述了自然界生物的材料、结构、形态学物理智能特征及其原理,介绍了软体机器人实现仿生物理智能的目的及相关的关键技术与方法,列举了软体机器人仿生物理智能的典型应用,最后展望了软体机器人仿生物理智能的未来发展及挑战.软体机器人仿生物理智能有望在高速动态作业、极端环境探索及微型机器人智能化等方面发挥独特的优势,相关研究将进一步促进生物、机器人、材料、化学和计算机学科之间的交叉.     

长出肌肉的机器人

一个硅片微型机器人不久前在美国洛杉矶一家试验室里实现了爬行突破,其所依靠的动力是活体心脏肌肉组织的脉搏动力。这个机器人体积非常小,宽度只有人类一根头发丝的一半。这是世界上第一次利用肌肉组织驱动机器人前行。美国国家航空和宇宙航行局对此次研究提供资金支持。该局希望未来有一天,这些靠肌肉力量驱动的微型机器人能在太空中帮助人类维护太空船,弥补太空船体上由于微小陨石撞击而产生的小漏洞。不管这种微型机器人最终将被应用在什么领域,负责此次研究的工程师卡洛斯·蒙特马哥诺(CarlosMontemagno)和他的研究小组成员对于它能实…     

动物机器人:研究基础、关键技术及发展预测

动物机器人利用动物固有的感知、运动、能量供应和神经系统,通过神经信息干预,实现对生物运动行为的控制.这类特殊的机器人在运动稳定性、灵活性、环境适应性和自身运动能量供应等方面保持了天然的优势,具有重要的应用价值;同时,该研究涉及动物运动神经网络及外部调控信息与固有运动神经信息的交互作用机制等重大理论问题,是神经科学和机器人交互领域的重要研究方向.该研究高度融合了动物智能和机器智能,涉及动物行为学、神经科学、微机电技术、力学和通信技术等,是多学科交叉融合的前沿领域.本文回顾动物运动神经系统与运动行为调控之间的关系,系统梳理不同动物机器人的运动调控方法及系统构成,总结活动在水、陆、空不同空间中典型动物运动行为调控的研究进展,归纳分析动物机器人研究在运动调控方法、微电极植入、微刺激系统、通信导航和能量供应等研究中面临的关键问题,并预测未来的发展趋势.     

科技信息

能进入人体的机器人 随着外科手术技术的突飞猛进,人们越来越需要一种能在手术中有效地监测患者各种变化的仪器。因此,就应运而生了能进入人体内的机器人。 研究人员声称,这种微型机器人尤其会给“钥匙孔”手术带来益处。“钥匙孔”手术是在患者腹部切开一个钥匙孔大小的切口,医生把一个管状腹腔镜插入患者的体内。这样,在电视的监视下,医生就能通过腹腔镜做手术。新近研制成功的腹腔机器人(laparbot)是世界上第     

未来的家用微型机器人

随着微型电脑技术的发展,西方童话中描述的可听人差遣的小精灵将成为现实.当前,世界上微型机器人技术在工业领域已得到广泛应用,但从体积微小这一特征来说,微型机器人在人们的日常生活中也将发挥越来越大的作用.由此,科学家们目前更着眼于研究如何将社会服务性机器人和微型机械巧妙结合,开发出应用于日常生活服务的产品.     

肠道内可变直径胶囊机器人的动态特性

提出一种以外旋转磁场驱动的具有径向间隙自补偿功能的可变径胶囊机器人, 研制了外旋转磁场驱动装置和可变径胶囊机器人样机, 建立了胶囊机器人在柔弹性环境内的径向动平衡方程和机器人运动方程, 对胶囊机器人在柔弹性壁和刚性壁流体环境内的动态特性进行了比较分析, 理论与试验研究表明变径胶囊机器人在柔弹性管和刚性管内具有几乎相同的动态驱动特性. 在径向间隙自补偿功能作用下, 显著提高了胶囊机器人外表面螺旋肋处的流体动压力、推力和胶囊机器人的管径适应性, 通过旋转磁场转速的调整, 实现了机器人推力与速度的控制. 该新型胶囊机器人具有适合柔弹性管壁内驱动的特点, 在人体肠道复杂环境内的介入医疗领域具有良好的应用前景.     

昆虫机器混合系统:从自由状态控制到自主智能调控

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研究等众多领域具有重要的应用价值.随着神经科学、微机电系统、人工智能等研究领域的快速发展,昆虫机器混合系统研究正从自由状态控制发展至自主智能调控阶段.本文回顾了昆虫机器人在受控运动模式、可控动作类型、达成控制任务等方面的研究现状,总结了昆虫机器混合系统研究框架,评述了基于不同调控原理实现的典型昆虫机器混合系统研究进展.在此基础上,分析了昆虫机器混合系统在神经调控机制、微型控制系统、刺激技术及方法、智能控制系统等研究中面临的困难、存在的问题,预测了未来的发展趋势.     

日本:走在世界前列的机器人制造业

在人类社会进入 2 1世纪的今天 ,日本的机器人研究新成果再次引起世人的关注 ,其中在智能型机器人、与人进行交流的动物型机器人、代替人从事危险作业的机器人和微型机器人四个领域的研究开发成就尤为显著。     

面向靶向医疗的微纳米机器人

微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的微型机器人，其能够将磁能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动，具备能完成更高效、更精确局部诊断和靶向治疗的潜在功能，在生物医学领域有广阔的应用前景。文章详细介绍了微纳米机器人的制备方法，阐述了相关驱动手段，总结了其在靶向医疗应用方面的研究进展，并讨论了其在活体应用时面临的挑战以及未来的发展方向。     

新型微型机器人

要想让微型机器人自己移动,就必须有与它们适配、足够小的致动器(如一条能弯曲的腿).科学家最近开发出一种由铂金薄层制成的致动器,适配新型微型机器人.这种机器人的背后有四个连接至太阳能电池组的致动器.当激光照射太阳能电池时,机器人的腿部会弯曲,推动机身向前移动.当激光按照一定顺序照射太阳能电池,机器人会按照相应方式移动.     

螺旋藻微型机器人

正香港大学的研究人员用氧化铁颗粒包裹螺旋藻,用磁信号引导,实现了一种不需要额外能量,就能在人体内移动的微型机器人。研究证明,在接触螺旋藻机器人48小时后,培养皿中的癌细胞90%死亡。这说明螺旋藻和它的氧化铁涂层很可能具有杀灭癌细胞的功效,并且微型机器人可以被人体分解,不会对正常细胞产生影响。     

孤子形隆起的形成机制的实验研究

垂直激励下的颗粒物质的隆起和对流是一个有着广泛应用而又十分复杂的现象。尽管人们根据实验观察和分子动力学模拟对其形成机制已经提出了各种推测和解释:有些把它归结于有限容器的垂直壁对水平方向运动的制约作用,有些则依赖于容器底部的振动的空间调制或垂直壁与颗粒物质的摩擦作用。这些机制各自都存在一定的局限性,或者说,有着各自的适用范围。显然,这些形成机制原则上不能用以解释最近发现的孤子形隆起现象。因为它发生在垂直激励的窄长槽中,是一个一维无限边界的问题,与矩形容器两头的垂直壁并无关系。相反,其表面的形状很像人们在水波和点阵实验中发现的孤立子波。本文的目的在于利用实验手段揭示孤子形隆起和对流的动力学形成机制。     

非连续约束变结构机器人运动机构的仿生: 概念及模型

机器人的运动能力、效率和可靠性是衡量机器人品质的重要指标, 要进一步提高机器人的品质, 还有若干关键科学问题尚没有得到澄清和解决. 我们从仿生壁虎机器人运动协调的困惑中发现, 这类机器人的腿式运动机构为开环-闭环转变, 闭环状态下与接触体形成拟态构件长度也有变化的变结构机构, 开环到闭环转变中自由度和约束也呈现非连续变化. 提出了非连续约束的变结构运动机构的概念, 建立了非连续约束的表述方程, 这类机构的驱动和控制设计是机器人运动系统进一步提高性能和效率的关键之一. 借鉴生物脊椎-外周运动神经系统对运动的控制策略, 提出这类机构的运动控制和驱动策略, 并指出腿式机器人未来发展必须解决的若干关键问题.     

微型机器人系统的组成原理

微型机械的研究以其潜在的广泛应用前景正在世界各国迅速展开.目前国内外有关研究大多集中在单元技术如微型驱动器的研制、微机械加工工艺研究等.随着这些单元技术的发展,有关微机械系统组成的研究就摆在了人们的面前,而最终要研制和开发出具有实用价值的微机械系统,首先就必须对这一问题进行深入、系统的研究.微型机器人是可编程通用微型机械或微动机械,作为一个完整的微机械系统,它基本上包含了现今有关微机械研究的各个领域,因此,通过分析微型机器人的特点,我们可以弄清微型     

癌症杀手机器人

来自美国加州大学的科学家发明了一种新式的具有强大灭杀能力的纳米微型医学机器人“纳米推进器”,这种机器人可以在活细胞内快速地杀死癌细胞从而达到治愈癌症的目的。     

神奇莫测的微型产品

美国麻省理工学院电机工程师最近研制的微型机器人,能借助自身动力从一个地方飞行到另一个地方,很像一只仅有10英寸大小的甲虫。科学家预言:21世纪将是毫微技术显身手的时代。毫微技术的发展与应用使人们开发与研制出一批批高科技微型产品,这些微型产品不但在民用,而且在军事上都发挥着特殊而神奇的作用。