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Robot bionique



Futur

Tout d'abord, les robots fabriqués en imitant certains insectes ne sont pas simples. Par exemple, certains scientifiques étrangers ont observé que le cerveau de la fourmi est très petit et que sa vue est extrêmement mauvaise, mais sa capacité de navigation est superbe : lorsque la fourmi trouve une source de nourriture et revient pour invoquer un compagnon, elle stocke toujours l'image de la nourriture dans son cerveau. Ici, et utilisez la méthode consistant à faire correspondre l'image dans le cerveau avec la scène réelle devant vous, et revenez de la même manière. Les scientifiques pensent qu'imiter la fonction des fourmis peut permettre aux robots d'avoir de superbes capacités de recherche de chemin dans des environnements inconnus.

Deuxièmement, peu importe quand, la recherche sur les machines bioniques (machine) est multiforme, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de développer des robots qui imitent les humains et des machines (machines) qui imitent d'autres êtres vivants. Avant l'apparition des robots, les gens s'intéressaient beaucoup aux animaux mécaniques en plus de la recherche et de la fabrication de marionnettes automatiques, comme la légende selon laquelle Zhuge Liang fabriquait des vaches et des chevaux en bois, le pionnier de l'informatique moderne Babbage concevait des jouets pour poulets et moutons, et le célèbre ingénieur français Bao Thé de Kansong Les canards de fer, etc., sont tous très célèbres.

Au cours du développement des robots en robots intelligents, certaines personnes ont avancé l'idée que "les objets des robots doivent d'abord réfléchir avant de pouvoir faire des choses" et pensent que de nombreux robots simples peuvent également accomplir des tâches complexes. Au début des années 1990, avec l'aide d'étudiants, Brooks, professeur au Massachusetts Institute of Technology aux États-Unis, a créé un groupe de robots moustiques, appelés robots insectes. Les habitudes de ces petites choses sont très similaires à celles des cafards. Ils ne peuvent pas penser, ils ne peuvent agir que conformément aux programmes humains.

Il y a quelques années, des travailleurs scientifiques et technologiques ont fabriqué des oiseaux robotiques électroniques pour le zoo de San Diego. Il peut imiter les vautours femelles et nourrir les petits vautours à temps ; Le Japon et la Russie ont créé un crabe robotique électronique qui peut effectuer des relevés de contrôle en haute mer, collecter des échantillons de roche, capturer des créatures des fonds marins et effectuer des opérations de soudage électrique sous-marine. Les États-Unis ont développé un thon robotisé nommé Charlie, long de 1,32 mètre et composé de 2843 pièces. En balançant le corps et la queue, il peut nager comme un vrai poisson à une vitesse de 7,2 kilomètres par heure. Il peut être utilisé pour travailler en continu sous la mer pendant plusieurs mois pour étudier et cartographier les océans et détecter la pollution sous-marine. Il peut également être utilisé pour photographier des créatures car il imite le thon de manière vivante.

Certains scientifiques conçoivent des sous-marins thoniers, qui sont en fait des robots thoniers capables de se déplacer jusqu'à 20 nœuds et sont de véritables engins sous-marins en mouvement. Sa flexibilité est bien supérieure à celle des sous-marins existants. Il peut atteindre presque n'importe quelle zone sous l'eau. Il peut être contrôlé à distance par des humains. Il peut facilement pénétrer dans des tranchées et des grottes au fond des fonds marins, se faufiler dans le port ennemi et effectuer des reconnaissances. Non détecté. Outil militaire de reconnaissance et d'exploration scientifique, ses perspectives de développement et d'application sont très larges.

De même, la recherche et la fabrication de robots insectes ont de très belles perspectives. Par exemple, quelqu'un a développé un insecte robotique avec des pattes élastiques, qui ne fait qu'environ 1/3 de la taille d'une carte de crédit. Il peut sauter par-dessus des obstacles aussi facilement qu'un grillon et parcourir près de 37 mètres en une heure. La particularité de ce type d'insecte robotique est qu'il brise le concept de "l'articulation doit être entraînée par un moteur". La nouvelle méthode pour inventer la maison consiste à former un régulateur bimorphe à partir de bandes métalliques telles que le plomb, le zirconium et le titane. Lors de la charge, le régulateur se plie, il reprend sa forme d'origine après la charge et devient une barre vibrante après une charge répétée. Il y a des membres d'insectes sur la barre vibrante, et la vibration de la barre vibrante devient la force motrice du robot insecte. Chaque vibration fera avancer l'insecte rampant de 2 mm. Un grand groupe de robots insectes peut être contrôlé par un "Insect King", qui transmet les instructions de contrôle à chaque robot insecte. L'utilisation de ce type d'insectes robotiques peut effectuer une reconnaissance, transporter des objets sur le champ de bataille ou explorer des chemins sur d'autres planètes.

Architecture

L'architecture du robot fait référence à la structure du traitement de l'information et de la logique de contrôle pour un ou plusieurs robots afin d'atteindre un objectif spécifié.

Décomposition basée sur la fonction

L'architecture basée sur la décomposition de fonctions appartient à l'intelligence délibérée traditionnelle en intelligence artificielle et elle s'incarne dans la structure de la distribution en série. En termes de mode d'exécution, il appartient à l'exécution asynchrone, c'est-à-dire que le traitement et le contrôle de l'information sont mis en œuvre selon le modèle « perception-plan-action ». Prenez le MtI humain NASR proposé par la National Space Administration et l'American National Standards Agency comme représentant typique. L'avantage de ce type de structure de système est que la fonction du système est claire. Le niveau est clair et la mise en oeuvre est simple. Cependant, la méthode de traitement de la Banque a considérablement allongé le temps de réponse du système aux événements externes, et les changements dans l'environnement ont nécessité une replanification, réduisant ainsi l'efficacité d'exécution. Par conséquent, il ne convient que pour effectuer des tâches plus complexes dans un environnement structuré connu.

Décomposition basée sur le comportement

L'architecture basée sur la décomposition du comportement appartient à l'intelligence réactive moderne en intelligence artificielle et s'incarne dans une structure parallèle (inclusive). ) La distribution, qui appartient à l'exécution synchrone dans le mode exécution, c'est-à-dire que le traitement et le contrôle de l'information s'effectuent en parallèle selon le modèle « perception-action ». L'architecture de subsomption hiérarchique comportementale (Subsumption Architecture) proposée par RA Brooks du MIT et la structure basée sur MotorSchema proposée par Arkin en sont des représentants typiques. Ses principaux avantages sont un temps d'exécution court, une efficacité élevée et une forte mobilité. Cependant, en raison du manque de gestion globale, il est difficile de s'adapter à diverses situations. Par conséquent, il ne convient que pour effectuer des tâches relativement simples dans l'environnement Mutao.

Décomposition basée sur une distribution intelligente

L'architecture basée sur la distribution intelligente appartient à la dernière intelligence distribuée en intelligence artificielle et se reflète dans la structure de la distribution décentralisée. En termes d'exécution, elle appartient à l'exécution collaborative, qui peut résoudre séparément les problèmes locaux respectifs, mais également résoudre un seul ou de multiples problèmes mondiaux grâce à la coopération. Prenez l'architecture basée sur le multi-agent en tant que représentant typique. L'avantage de cette architecture est qu'elle a non seulement les caractéristiques d'une « distribution intelligente », mais qu'elle possède également un mécanisme de coordination unifié. Cependant, comment diviser et coordonner raisonnablement entre divers agents nécessite encore beaucoup de recherche et de pratique. Cette architecture a une large gamme d'applications dans de nombreux systèmes de traitement de l'information intelligents à grande échelle.

En plus des trois principaux types d'architectures ci-dessus, il existe des architectures hybrides améliorées, telles que le mode de décomposition du comportement avec des liens de retour, l'architecture hiérarchique basée sur l'intelligence distribuée et la décomposition fonctionnelle, la structure multi-agents, etc. Mais dans l'ensemble, ils sont soit insuffisants dans la flexibilité et l'extensibilité des modules fonctionnels, soit ne parviennent pas à bien coordonner l'intelligence délibérée et l'intelligence réactive, ou le mécanisme de communication entre tous les niveaux n'est pas parfait.

Système de contrôle

Le principe de pensée de la structure du système bionique

En substance, réfléchissez bien L'intelligence intelligente, réactive et l'intelligence distribuée sont toutes une sorte de référence et de bionique pour la logique et le raisonnement du contrôle biologique. Cependant, en raison des limitations des conditions objectives et de la limitation des besoins et des objectifs, ils ne sont qu'une sorte de contrôle biologique sous un certain angle et dans une certaine direction. Une imitation partielle et unilatérale de l'intelligence. L'architecture bionique de cet article est basée sur la logique de contrôle biologique et le raisonnement comportemental susmentionnés, et s'appuie pleinement sur les avantages et les inconvénients des trois idées d'architecture basées sur l'intelligence délibérée, l'intelligence réactive et l'intelligence distribuée. Il s'adresse aux robots, en particulier. Il existe des lacunes et des problèmes dans l'architecture de contrôle des robots mobiles travaillant dans des environnements inconnus, et une nouvelle idée et concept de contrôle avec un comportement adaptatif et une capacité d'évolution est proposé.

Apprendre de l'idée d'intelligence distribuée, introduire une couche de contrôle du comportement social dans la structure du système de contrôle ;

Apprendre de la pensée auto-adaptative de la biologie, réaliser cette génération dans la structure du système de contrôle Apprendre du comportement délibéré au comportement réfléchi;

Apprenez de la pensée auto-évolutive de la biologie et réalisez la transition multigénérationnelle du comportement réflexif au comportement instinctif dans l'architecture de contrôle L'évolution (ou la dégradation) de

Par conséquent, l'architecture bionique se compose de quatre couches de contrôle du comportement, à savoir la couche de contrôle du comportement instinctif, la couche de contrôle du comportement réfléchissant, la couche de contrôle du comportement délibéré et la couche de contrôle du comportement social. Les informations externes et internes de la couche de perception font respectivement des jugements et des réactions logiques, et envoient des informations de contrôle à la couche d'exécution finale, par le biais de la compétition et de la coordination pour s'ajuster et s'adapter à l'environnement externe, afin d'accomplir les tâches de travail conformément à les buts.

Exemples

Scorpion robotique

Le scorpion robotique, qui mesure environ 50 cm de long, est différent des autres robots traditionnels en ce sens qu'il n'a pas la capacité de résoudre des problèmes complexes. Le scorpion robotique repose presque entièrement sur la réflexion pour résoudre le problème de la marche. Cela lui permet de réagir rapidement à tout ce qui le dérange, et il dispose de deux capteurs à ultrasons sur la tête. S'il rencontre un obstacle 50 % plus haut que sa hauteur, il le contournera. De plus, si le capteur de gauche détecte un obstacle, il tournera automatiquement vers la droite.

Cafards mécaniques

Robots bioniques (20 photos)

Non seulement les scorpions, même les cafards peuvent inspirer les scientifiques pour la conception, les scientifiques Nous avons constaté que lorsqu'un cafard se déplace à grande vitesse, il n'a que trois pattes au sol à chaque fois, deux de chaque côté, une de l'autre, et cycle est répété. Sur la base de ce principe, les bioniciens ont créé un cafard mécanique, qui peut non seulement avancer de trois mètres par seconde, mais qui possède également un équilibre. Très bon, capable de s'adapter à divers environnements difficiles. Dans un avenir proche, l'exploration spatiale ou le déminage est là où elle entre en jeu.

Robot Barracuda

Le MIT Robot Barracuda, oui Le premier poisson robotique au monde capable de nager librement. La majeure partie est faite de fibre de verre, recouverte d'une couche de treillis métallique en acier, et la couche la plus externe est une couche de fibre synthétique élastique. La queue est constituée d'une bobine de fibre de verre effilée en forme de ressort, ce qui rend ce brochet robotique solide et flexible. Un servomoteur alimente le poisson robotisé.

Robot Grenouille

Les genoux des jambes du Robot Frog sont équipés de ressorts, qui peuvent d'abord plier leurs jambes puis sauter comme une grenouille. La distance la plus longue que la grenouille robot peut sauter sur la terre est de 2,4 mètres. Sur Mars, puisque la gravité de Mars est d'environ 1/3 de celle de la Terre, les performances de saut en longueur du robot grenouille peuvent atteindre 7,2 mètres, ce qui est proche du record du monde de saut en longueur humain. . Il ne sera donc plus impuissant devant une petite pierre comme le véhicule tout terrain Mars en 2007.

Araignée robot

Ceci est créé par des ingénieurs spatiaux inspirés par les cascades d'escalade d'araignées. Il est équipé d'un ensemble d'antennes qui imitent les antennes d'insectes, qui peuvent détecter le terrain et les obstacles lorsqu'il déplace ses fines pattes. L'araignée robot est très petite, avec une hauteur verticale de seulement 18 cm, ce qui n'est pas beaucoup plus grand que la paume d'une main humaine. "Spider-Man" peut non seulement gravir le terrain escarpé de Mars que le buggy spatial ne peut pas atteindre, mais aussi le coût est beaucoup plus économique. De cette façon, un grand nombre d'espaces "Spider-Man" seront répartis sur tout le territoire de Mars.

Thon Machine

Machine Tuna Machine Tuna est la dernière réalisation du MIT dans le développement de poissons robotisés depuis "Charlie". Ce nouveau prototype a un corps souple avec seulement 1 moteur et 6 pièces mobiles, ce qui lui permet de simuler davantage le mouvement de vrais poissons.

Robot Gecko

Le Dr Xiaoyang Li de Zhuhai New Concept Aerospace Vehicle Co., Ltd. et son équipe de recherche ont développé avec succès le robot bionique gecko "Freelander" le 15 novembre 2008. En tant que nouveau type de robot intelligent avec une petite taille et une action flexible, le bionique Le gecko "Freelander" pourrait être largement utilisé dans la recherche, le sauvetage, la lutte contre le terrorisme, les expériences scientifiques et les enquêtes scientifiques dans un proche avenir. Selon le Dr Li Xiaoyang, ce robot gecko peut rapidement monter et descendre sur les murs, le sous-sol et les joints muraux de divers bâtiments, ou marcher à l'envers sous le plafond, contre du verre lisse, des murs rugueux ou poussiéreux. La surface et la surface de divers matériaux métalliques peuvent être adaptées, peuvent identifier automatiquement les obstacles et éviter les détours, et les mouvements sont flexibles et réalistes. Sa flexibilité et sa vitesse de déplacement sont comparables à celles des geckos dans la nature.

méduse robot

L'US Naval Research Office a développé une « méduse mécanique » qui peut être utilisée pour surveiller les navires de surface et les sous-marins, détecter les déversements de produits chimiques et surveiller les tendances des poissons migrateurs. Ces méduses robotisées sont reliées par des fils minces en alliage à mémoire de biodétection. Lorsque ces fils métalliques minces sont chauffés, ils se contractent comme du tissu musculaire.

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