仿壁虎机器人脚掌的黏附性能研究及模拟微重力下黏脱附轨迹设计

失重环境下固体间的稳定接触是空间站舱内外航天员作业、在轨维修、空间碎片捕获等任务面临的共性问题,基于范德华力机制的刚毛黏附材料为解决上述问题提供了可能.本文介绍使用仿生高分子黏附结构研制仿壁虎机器人脚掌所面临的问题.用仿壁虎腿机构构成的黏附性能试验台,研究了黏附脚掌的刚度、尺寸和黏附轨迹与黏附力、实际接触面积间的关系,确定了脚掌黏附过程的稳定边界.用重力补偿法模拟整体失重环境,设计了脚掌黏脱附轨迹并实现了仿壁虎机器人在整体失重情况下的稳定黏附运动,为在轨微重力环境下仿壁虎机器人的黏附运动提供了基础数据.     

碳纳米管阵列及其增强高分子复合材料在真空和高温环境下的黏附性能

掌握空间环境下的干黏附技术将极大增强我国载人航天、在轨服务、对非合作目标的作业能力.空间环境众多复杂的影响因素对黏附材料在航天器件上的应用提出更加严格的性能要求.通过模拟空间环境中的两种影响因素:真空及高温,并对碳纳米管阵列(CNT)及其增强聚二甲基硅氧烷(PDMS/CNT)在此环境下的摩擦黏附-脱附规律、黏附强度进行研究和验证,为CNT作为空间用干黏附材料的进一步修饰和改性提供试验和理论依据.试验结果表明在真空环境下,CNT,PDMS/CNT的摩擦黏附-脱附规律与大气环境中保持一致,PDMS/CNT的摩擦黏附力有所提升,CNT的摩擦黏附力则不受影响,在真空环境下两种材料都具有良好的黏附可重复性.在热真空环境下CNT,PDMS/CNT都能维持在大气中法向和切向黏附强度.该研究表明在真空及热真空环境下,CNT及其增强高分子复合材料能够保持其原有的黏附规律及黏附强度,为CNT干黏附材料在空间环境下的应用奠定了试验基础.     

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.     

机器人时代

相关链接机器人:能模仿人的某些活动的一种自动机械。一般能实现自动行走和操作生产工具等动作。可用在人所不能适应的环境下代替人工作。现代的机器人都配装电子计算机,有一定程度的人工智能,如识别语言和图像,并作出适当反应等。     

走进机器人时代

机器人将是下一个兴起的行业,并将改变全人类的生活方式.这是比尔盖茨为2007年1月份的<科学美国人>杂志撰文时作出的预言.文中,他乐观的认为只要克服现有的软硬件不共通问题之后,机器人将成为人们日常生活的一部分,如外科手术的机械臂,清除地雷、炸弹的军用机器人,以及协助做家务、仿人、狗或恐龙的机器玩具.     

能帮助中风患者康复治疗的机器人

最近 ,美国波士顿的研究人员发明了一种能够帮助中风患者进行康复治疗的机器人。由麻省理工学院和Ｓｐａｕｌｄｉｎｇ康复医院发明的这种被称为ＭＩＴ -Ｍａｎｕｓ的机器人———一种 3 0英寸高的机械臂 ,可以与计算机连接。如果将中风患者的手臂与机械臂捆在一起 ,机械臂可以带动患者的肩部和肘部运动 ,并在计算机屏幕上显示为光标移动。机器人能够像康复治疗师一样锻炼中风患者的手臂 ,这将有助于恢复患者由于中风而瘫痪的肩部和肘部运动。研究人员用这种康复机器人对 2 0名病史在 1到 5年的中风患者进行了试验 (这些患者在中风后出现了中…     

载人深空探索中空间辐射风险评估所面临的问题和挑战

在载人深空探索任务的计划与实施中,首先需要考虑的是确保航天员的安全和健康.空间辐射是载人深空飞行中威胁航天员健康的主要风险因素之一.本文对载人深空探索任务中空间辐射风险评估所面临的问题和挑战进行了系统地总结和分析,提出了当前与空间辐射风险评估有关的6个方面的主要问题:空间辐射品质因子的预测、低剂量/剂量率辐射风险的外推、剂量和剂量率降低效应因子的预测、个体辐射敏感性差异的甄别、微重力等空间因素对辐射风险的影响、以及太阳质子事件引起急性辐射损伤的评估等.针对这些科学问题和挑战,本文进一步讨论了在未来相应的研究或实践中需要建立和发展的主要关键技术.对载人深空探索中空间辐射风险评估所面临的科学问题和关键技术的梳理和分析可为有效降低空间辐射对航天员的健康风险提供相应的对策.     

走进机器人时代

机器人将是下一个兴起的行业，并将改变全人类的生活方式。这是比尔盖茨为2007年1月份的《科学美国人》杂志撰文时作出的预言。文中，他乐观的认为只要克服现有的软硬件不共通问题之后，机器人将成为人们日常生活的一部分，如外科手术的机械臂，清除地雷、炸弹的军用机器人，以及协助做家务、仿人、狗或恐龙的机器玩具。机器人时代真的会来临吗？若要梦想成真，人类还要等上多少年？     

AI新应用——机器人自主研发新型材料

正作为一家科技初创公司,Kebotix公司正在利用人工智能和机器人技术进行研发测试,即研发新型材料。在美国马萨诸塞州坎布里奇市一个可以俯瞰繁华商业街的实验室里,机器人正在尝试创造新型材料。只见它熟练地用机械臂把移液器浸入培养皿中,并将少量明亮的液体转移到许多     

神奇的太空世界

太空,是一个微重力、高真空、高洁净的神奇的大空间。在太空世界,是制造药品,特别是研治疑难绝症的特效药的好地方。这是因为,对于制药来说,纯度非常重要。航天飞机上的实验表明,在太空失重条件下制     

空间辐射物理及应用研究现状与挑战

空间辐射物理及应用主要研究航天器的辐射效应及提高其可靠运行能力的理论与关键技术,是涉及核科学与宇航电子学的交叉学科,主要包括空间辐射环境模拟、辐射测量、辐射效应与加固等.空间辐射损伤是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,随着微电子和航天技术的发展,空间辐射物理研究面临许多新的挑战.本文围绕空间辐射环境研究与模拟、辐射测量技术、辐射效应机理、电子元器件与系统抗辐射加固技术等方面,深入分析国内外研究现状、热点及面临的挑战,梳理急需解决的关键基础问题,提出我国空间辐射物理及应用研究发展建议.     

凭3D视觉跑上“朝阳”赛道的梅卡曼德

<正>"创业最重要的,是选准一条‘朝阳’赛道。"梅卡曼德机器人公司联合创始人兼商务总监徐婷婷说,要看准市场痛点,打造出满足市场需求的可落地和低成本化产品。梅卡曼德机器人公司不生产机器人,他们制造机器人的"眼睛"和"大脑",使机械臂能够对混杂摆放的物品实现精准抓取,一举破解机器人操作中的"圣杯难题"。     

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     

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.     

面向21世纪：特种机器人技术的发展

特种机器人的现状与发展趋势2 0世纪 70年代以来 ,机器人作为生产自动化的典型代表 ,在制造业获得了巨大的成功。进入 80年代 ,机器人技术在信息技术、控制技术迅速发展的支持下 ,其应用范围已远远超出制造业 ,还被广泛地应用于非制造领域 ,在非制造领域应用机器人已成为当今国际自动化技术发展的重要方向。目前国际上非制造领域的机器人技术 ,也称为特种机器人技术的研究和开发非常活跃。2 1世纪不仅制造业将进入一个新的阶段 ,而且据专家预测 ,2 1世纪的前 2 0年 ,也将是非制造业自动化技术快速发展时期。机器人以及其他智能机器和自动化…     

手术机器人的前世今生

<正>手术机器人是集临床医学、机械学、生物力学、计算机科学等学科于一体的集成操作系统。得益于机械控制、视觉成像、光电技术、人工智能等技术的发展，手术机器人在医疗领域的应用推动手术向智能化、精准化、微创化方向发展。在提升手术效果、改善医生工作环境的同时，手术机器人技术可以进一步减轻病人创伤，实现更加安全可靠、重复性高的手术治疗。     

纳米机器人在靶向药物递送系统中的研究进展

纳米机器人技术在靶向药物递送领域的应用是纳米科学、生物医学、机械工程、力学、电子工程、信息与通信等多学科交叉融合的产物.由于体积小、可自主运动和精确操控,纳米机器人在精准治疗和纳米诊断等生物医学领域展示出巨大的发展潜力.本文从认识纳米机器人技术及靶向药物递送应用需求出发,简单回顾了靶向药物递送技术的发展历程,结合纳米机器人的类型、制造方式以及驱动方式,综述了国内外在靶向药物递送应用领域纳米机器人的研究进展.最后,梳理了纳米机器人在靶向药物递送应用研究中的重点方向,为我国未来的纳米机器人技术研究提供参考.     

机器人帮你搞发明

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器,以便将人类从繁重的劳动中解脱出来.如古希腊诗人荷马的长篇叙事诗<伊利亚特>中叙述的冶炼之神瘸腿海倍斯特司铸造出的美丽聪颖的侍女、希腊神话<阿鲁哥探险船>中的青铜巨人泰洛斯、犹太传说中的泥土巨人等等,这些都是美丽的神话激励人们将之变为现实的例子.近年来随着机器人研究的不断深入,不同功能的机器人已相继出现并且活跃在不同的现实生活领域中,从天上到地下,从工业拓展到农业、林业、牧业、渔业,甚至进入寻常百姓家.特别是随着机器人技术在中小学中的普及推广,越来越多的同学加入到这个行列中来,利用机器人技术,发明制造了各种功能的机器人.     

仿壁虎微纳米刚毛阵列的研究进展

壁虎的超级黏附力源于分布于脚趾的数十万细长刚毛和接触面间的范德华力. 仿壁虎刚毛的研制是实现机器人三维无障碍运动的关键技术之一. 近年来, 许多国内外学者致力于研制仿壁虎脚掌刚毛结构的倾斜、末端分支、膨大的微纳米黏附阵列, 以得到高黏附性能、可自由调控吸附脱附的仿壁虎脚掌, 对已有文献进行总结、比较, 并展望其进一步的发展方向.     

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.