생체공학 로봇에 대한 종합 정보

'바이오닉 로봇'이란 생물을 모방하고 생물학적 특성을 가지고 작업을 수행하는 로봇을 말한다. 현재 서구 국가에서는 기계 애완동물이 매우 인기가 높습니다. 또한 참새 모양의 로봇은 환경 모니터링 작업을 수행할 수 있으며 광범위한 개발 전망을 가지고 있습니다. 21세기 인류는 고령화 사회로 진입하게 되는데, '휴머노이드 로봇'의 개발은 심각한 젊은 노동력 부족을 보완하고, 고령화 사회의 가족 서비스, 의료 등 사회 문제를 해결하고 개방적인 사회를 개척할 수 있을 것이다. 새로운 산업을 창출하고 새로운 고용 기회를 창출합니다. "기본 소개 중국어 이름: 바이오닉 로봇 대응: 생물학적, 생물학적 성격에 종사: 기계 배경: 고령화 사회의 미래, 건축, 예, 기계 전갈, 기계 바퀴벌레, 기계 창꼬치, 기계 개구리, 기계 거미, 기계 참치, 로봇 도마뱀, 로봇 해파리, 미래 우선, 특정 곤충을 모방하는 로봇을 만드는 것은 간단하지 않습니다. 예를 들어 일부 외국 과학자들은 개미가 작은 뇌와 극도로 시력이 좋지 않다는 것을 관찰했지만 개미가 먹이를 찾을 때 탐색 능력은 뛰어납니다. 여왕벌이 동료를 부르러 돌아갈 때 항상 음식의 이미지를 뇌에 저장하고, 뇌의 이미지를 눈앞의 실제 장면과 일치시키는 방법을 사용하여 원래의 경로를 따라 돌아옵니다. 이 기능을 통해 로봇은 낯선 환경에서도 탁월한 길 찾기 능력을 발휘할 수 있습니다. 둘째, 생체공학 기계(장치)에 대한 연구는 항상 다각적입니다. 즉, 인간을 모방하는 로봇의 개발이 필요합니다. 로봇이 등장하기 전에는 사람들이 자동 인형을 연구하고 만드는 것 외에도 기계 동물에 관심이 많았습니다. 말, 현대 컴퓨터 개척자 배비지가 닭과 양 장난감을 디자인했고, 프랑스의 유명한 공학자 바오 칸손(Bao Kanson)이 만든 철제 오리는 모두 로봇이 지능형 로봇으로 발전하는 과정에서 '로봇'이라는 견해를 내세웠습니다. 일을 하기 전에 먼저 생각을 할 수 있어야 한다”라고 말하며 로봇은 무엇이든 할 수 있기 전에 생각할 수 있어야 한다고 믿었습니다. 많은 단순한 로봇도 복잡한 작업을 완료할 수 있습니다. 1990년대 초 매사추세츠 연구소의 브룩스 교수는 미국 기술부에서는 곤충 로봇이라는 이름의 모기형 로봇을 만들었습니다. 그들의 습관은 바퀴벌레와 매우 유사하며 몇 년 전에는 인간의 프로그래밍에 따라 행동할 수 있습니다. 샌디에고 동물원의 전자 로봇 새. 어미 독수리를 모방하여 제때에 새끼 독수리에게 먹이를 줄 수 있습니다. 일본과 러시아는 심해 제어 조사를 수행하고 암석 샘플을 수집하며 해저 생물을 포획할 수 있는 전자 로봇 게를 만들었습니다. 미국은 길이 1.32m, 2843개로 구성된 로봇 참치 찰리(Charlie)를 개발했다. 몸과 꼬리를 흔들어 실제 물고기처럼 헤엄칠 수 있다. 시속 7.2km의 속도로 바다 밑에서 몇 달 동안 작업하고 바다를 매핑하고 수중 오염을 탐지하는 데 사용할 수 있습니다. 일부 과학자들은 참치 잠수함을 매우 잘 모방하기 때문에 생물 사진을 찍는 데에도 사용할 수 있습니다. 20노트의 속도로 이동할 수 있는 진정한 수중 수영 기계인 이 로봇은 기존 잠수함보다 훨씬 높으며 인간이 원격으로 제어하여 참호에 쉽게 들어갈 수 있습니다. 바다 깊은 곳의 동굴을 탐험하고 적의 항구에 조용히 잠입해 들키지 않고 정찰을 수행하는 군사 정찰 및 과학 탐사 도구의 개발 및 응용도 마찬가지로 매우 유망합니다. , 누군가가 신용카드 크기의 3분의 1 크기에 불과한 신축성 있는 다리를 가진 로봇 곤충을 개발했습니다. 이 곤충은 귀뚜라미처럼 쉽게 장애물을 뛰어넘고 한 시간에 거의 37미터를 이동할 수 있습니다. 이런 로봇 곤충의 가장 특별한 점은 '관절을 움직이려면 모터를 추가해야 한다'는 개념을 깬다는 점이다. 발명가의 새로운 방법은 납, 지르코늄, 티타늄과 같은 금속 스트립을 사용하여 바이모프 조절기를 형성하는 것입니다. 충전 시 레귤레이터가 구부러지고, 충전을 반복하면 원래 모양으로 돌아오며 진동 막대가 됩니다. 진동바에는 곤충의 다리가 설치되어 있으며, 진동바의 진동이 로봇곤충의 힘이 되어 기어다니는 곤충이 2mm씩 전진하게 됩니다. 하나의 '곤충왕'이 대규모 로봇 곤충 집단을 제어할 수 있는데, 이 '곤충왕'은 릴레이 형태로 각 로봇 곤충에게 제어 명령을 전달한다. 이런 종류의 로봇 곤충은 전장에서 정찰을 완료하고, 아이템을 운반하거나, 다른 행성의 경로를 탐색하는 데 사용할 수 있습니다.

바이오닉 로봇 아키텍처 로봇 아키텍처는 지정된 목표를 달성하기 위한 정보 처리 및 제어 논리 측면에서 하나 또는 여러 로봇의 구조를 말합니다. 기능 기반 분해 기능 분해 기반 아키텍처는 인공 지능의 전통적인 심의 지능 유형에 속하며 그 구조는 직렬 배포로 구현되며 실행 방법은 "지각-계획-행동" 모델에 따라 비동기 실행입니다. . 정보 처리 및 제어 구현을 수행합니다. NASA와 미국표준국(National Bureau of Standards)이 제안한 NASR Human MtI를 대표적인 예로 들어보겠습니다. 이 아키텍처의 장점은 시스템의 기능이 명확하고 계층이 명확하며 구현이 간단하다는 것입니다. 그러나 Shen Bank의 처리 방식은 외부 이벤트에 대한 시스템의 응답 시간을 크게 연장시켰으며, 환경 변화로 인해 재계획이 필요해 실행 효율성이 저하되었습니다. 따라서 알려진 구조화된 환경에서 보다 복잡한 작업을 완료하는 데에만 적합합니다. 행위 기반 분해 행위 분해 기반 아키텍처는 인공지능의 현대 반응형 지능형에 속하며, 구조상 병렬(포괄적) 분포를 반영하고 실행 방식 즉 '인식'에 따라 동기적으로 실행된다. -action' 모델. 정보 처리와 제어를 병렬로 수행합니다. 대표적인 예로는 MIT의 R.A. Brooks가 제안한 행동 계층 포섭 아키텍처와 Arkin이 제안한 MotorSc 헤마 기반 구조가 있습니다. 주요 장점은 짧은 실행 시간, 높은 효율성 및 강력한 기동성입니다. 그러나 전반적인 관리가 부족하여 다양한 상황에 적응하기가 어렵습니다. 따라서 Mutao 환경에서 비교적 간단한 작업을 수행하는 데에만 적합합니다. 스마트 분산 기반 분해 스마트 분산 기반 아키텍처는 인공 지능 측면에서 최신 분산형 스마트 유형으로, 구조적으로는 분산형 분산을 구현하고 실행에서는 로컬 문제를 독립적으로 해결할 수도 있습니다. 협업을 통해 다양한 글로벌 문제를 해결합니다. 다중지능체 기반 아키텍처가 대표적이다. 이 아키텍처의 장점은 "지능형 배포"와 통합된 조정 메커니즘의 특성을 갖는다는 것입니다. 그러나 다양한 지능 개체들을 어떻게 합리적으로 분할하고 조정하는가에 대해서는 여전히 많은 연구와 실습이 필요합니다. 이 아키텍처는 많은 대규모 지능형 정보 처리 시스템에서 널리 사용됩니다. 위의 세 가지 주요 아키텍처 유형 외에도 피드백 링크를 갖춘 동작 분해 모델, 분산 지능 기반 계층형 아키텍처, 기능 분해 기반 다중 지능 구조 등 몇 가지 향상된 하이브리드 아키텍처도 있습니다. 그러나 전체적으로 기능 모듈의 유연성과 확장성이 부족하거나, 심의 지능과 반응 지능을 잘 조정하지 못하거나, 다양한 수준 간의 통신 메커니즘이 충분히 완벽하지 않습니다. 본질적으로 제어 시스템의 생체 공학 아키텍처의 이념적 원리인 심의 지능, 반응 지능 및 분산 지능은 모두 생물학적 제어 논리 및 추론 방법의 참조이자 생체 공학입니다. 그러나 객관적인 조건으로 인해 수요와 한계가 있습니다. 특정 각도와 방향에서 생물학적 지능을 일방적이고 부분적으로 모방한 것일 뿐입니다. 본 논문의 생체 공학 아키텍처는 앞서 언급한 생물학적 제어 논리와 행동 추론을 기반으로 하며, 심의 지능, 반응 지능 및 분산 지능을 기반으로 하는 세 가지 아키텍처 아이디어의 장점과 단점을 충분히 활용하여 제어 아키텍처의 단점과 문제점을 고려합니다. 로봇, 특히 알려지지 않은 환경에서 작동하는 모바일 로봇의 적응적 행동과 진화 능력을 갖춘 새로운 제어 아이디어와 개념이 제안됩니다. 분산 지능 아이디어를 활용하고 제어 시스템 구조에 사회적 행동 제어 계층을 도입합니다. 생물학적 적응 아이디어를 활용하여 제어 시스템 구조의 이번 세대 내에서 숙고적 행동 계층에서 반사적 행동 계층으로의 전환을 실현합니다. 학습; 생물학적 자기 진화 아이디어에서 교훈을 얻고 제어 시스템 구조에서 여러 세대에 걸쳐 반사적 행동 계층에서 본능적 행동 계층으로의 진화(또는 퇴보)를 실현합니다. 따라서 생체 공학적 아키텍처는 본능적 행동 제어 계층, 반사적 행동 제어 계층, 심의적 행동 제어 계층, 사회적 행동 제어 계층의 네 가지 행동 제어 계층으로 구성되며, 이는 지각 계층으로부터 외부 입력을 병렬로 수신합니다. 내부 정보는 각각 논리적인 판단과 반응을 하고 제어 정보를 최종 실행 계층으로 보내고 경쟁과 조정을 통해 스스로 조정하고 외부 환경에 적응하여 목표에 따라 작업을 완료합니다. 예: 로봇 전갈 50cm 길이의 로봇 전갈은 복잡한 문제를 해결하는 능력이 없다는 점에서 다른 기존 로봇과 다릅니다.

로봇 전갈은 걷는 문제를 해결하기 위해 거의 전적으로 반사 신경에 의존합니다. 이를 통해 머리에 두 개의 초음파 센서가 있어 자신을 괴롭히는 모든 것에 신속하게 반응할 수 있습니다. 자신의 키보다 50% 높은 장애물을 만나면 회피합니다. 그리고 왼쪽 센서가 장애물을 감지하면 자동으로 오른쪽으로 회전합니다. 기계 바퀴벌레는 단순한 전갈이 아니라 심지어 바퀴벌레도 과학자들에게 디자인 영감을 줄 수 있습니다. 과학자들은 바퀴벌레가 고속으로 움직일 때 양쪽에 하나씩, 동시에 세 개의 다리만 땅에 닿는다는 사실을 발견했습니다. 이 원리에 따라 생체공학 과학자들은 초당 3미터씩 앞으로 나아갈 수 있을 뿐만 아니라 균형이 매우 잘 잡혀 있어 가까운 미래에는 다양한 혹독한 환경에도 적응할 수 있는 기계식 바퀴벌레를 만들었습니다. 우주 탐사나 지뢰 제거에 사용되는 Provincial Polytechnic Institute의 로봇 바라쿠다는 자유롭게 헤엄칠 수 있는 세계 최초의 로봇 물고기입니다. 대부분 유리 섬유로 만들어졌으며 강철 메쉬 층으로 덮여 있으며 가장 바깥 쪽 층은 합성 스판덱스 층입니다. 꼬리는 스프링 모양의 테이퍼형 유리 섬유 코일로 만들어져 로봇 바라쿠다를 강력하고 유연하게 만듭니다. 서보 모터는 로봇 물고기에 동력을 공급합니다. 로봇개구리 로봇개구리의 다리에는 무릎 부분에 스프링이 달려있어 개구리처럼 다리를 구부린 후 뛰어오를 수 있다. 로봇 개구리가 지구에서 점프할 수 있는 가장 먼 거리는 2.4미터입니다. 화성의 중력은 지구의 약 1/3이므로 로봇 개구리의 멀리뛰기는 최대 7.2미터까지 도달할 수 있습니다. 인간 멀리뛰기 세계 신기록. 그러니 2007년형 화성 버기카처럼 작은 바위 앞에서도 무력하지 않을 것이다. 로봇 거미는 거미의 벽 오르기 묘기에서 영감을 받아 우주 공학자들에 의해 만들어졌습니다. 곤충의 안테나를 모방한 일련의 안테나가 장착되어 있어 가느다란 다리를 움직일 때 지형과 장애물을 감지합니다. 로봇 거미의 프로토타입은 매우 작으며 수직 높이가 18cm에 불과해 사람 손보다 크지 않습니다. '스파이더맨'은 우주 오프로드 차량이 도달할 수 없는 화성의 가파른 경사면을 오를 수 있을 뿐만 아니라 비용도 훨씬 경제적이다. 화성의 구석구석에 퍼져있습니다. 로봇 참치 로봇 참치 로봇 참치는 "찰리" 이후 MIT가 로봇 물고기 개발에서 달성한 최신 성과입니다. 이 새로운 프로토타입은 단 하나의 엔진과 6개의 움직이는 부품으로 구성된 부드러운 본체를 갖추고 있어 실제 물고기의 움직임을 더 많이 시뮬레이션할 수 있습니다. 로봇 도마뱀 Zhuhai New Concept Aerospace Vehicle Co., Ltd.의 Li Xiaoyang 박사와 그의 연구팀은 2008년 11월 15일 생체 공학 로봇 도마뱀 "Freelander"를 개발하는 데 성공했습니다. 생체 공학 로봇 도마뱀 '프리랜더'는 크기가 작고 움직임이 유연한 새로운 유형의 지능형 로봇으로 가까운 미래에 수색, 구조, 대테러는 물론 과학 실험 및 과학 검사에 널리 사용될 수 있습니다. . Li Xiaoyang 박사에 따르면 이러한 종류의 로봇 도마뱀은 벽, 지하 및 다양한 건물의 벽 균열을 수직으로 빠르게 오르락내리락하거나 천장 아래를 거꾸로 걸어 다닐 수 있으며 매끄러운 유리, 거칠거나 먼지가 많은 벽을 공격할 수 있습니다. 표면 및 다양한 금속 재료 표면에 적응할 수 있으며 유연하고 실제와 같은 움직임으로 자동으로 장애물을 식별하고 우회를 피할 수 있습니다. 유연성과 이동 속도는 자연의 도마뱀붙이와 비슷합니다. 로봇 해파리 미국 해군 연구소(Office of Naval Research)는 수상함과 잠수함을 모니터링하고, 화학 물질 유출을 감지하고, 이동하는 물고기의 움직임을 모니터링하는 데 사용할 수 있는 "로봇 해파리"를 개발했습니다. 이 로봇 해파리는 생체 감지 메모리 합금으로 만든 얇은 와이어로 만들어졌습니다. 이러한 금속 와이어를 가열하면 근육 조직처럼 수축합니다.