Información completa sobre robots biónicos
Se denomina "robot biónico" a un robot que imita seres vivos y realiza trabajos con características biológicas. Actualmente, las mascotas mecánicas son muy populares en los países occidentales. Además, los robots parecidos a gorriones pueden realizar tareas de vigilancia ambiental y tienen amplias perspectivas de desarrollo. En el siglo XXI, la humanidad entrará en una sociedad que envejece. El desarrollo de "robots humanoides" compensará la grave escasez de mano de obra joven, resolverá problemas sociales como los servicios familiares y la atención médica en la sociedad que envejece. nuevas industrias y crear nuevas oportunidades de empleo. "Introducción básica Nombre chino: robot biónico Correspondencia: biológica, comprometida con la naturaleza biológica: máquina Antecedentes: futuro de la sociedad que envejece, arquitectura, ejemplos, máquina escorpión, máquina cucaracha, máquina barracuda, máquina rana, máquina araña, máquina atún, robot Geckos, medusas robóticas, el futuro En primer lugar, los robots creados imitando ciertos insectos no son simples. Por ejemplo, algunos científicos extranjeros han observado que las hormigas tienen cerebros pequeños y una vista extremadamente pobre, pero sus capacidades de navegación son excelentes: cuando las hormigas encuentran comida. Cuando la reina vuelve a llamar a sus compañeros, siempre almacena la imagen de la comida en su cerebro y utiliza el método de hacer coincidir la imagen en el cerebro con la escena real frente a ella para regresar por el camino original. que imitar a las hormigas esta función permite a los robots tener excelentes capacidades de búsqueda de caminos en entornos desconocidos. En segundo lugar, la investigación sobre maquinaria (dispositivos) biónicos es multifacética en todo momento, es decir, es necesario desarrollar robots que imiten a los humanos. Para desarrollar máquinas que imitaran a otros seres vivos, antes de la llegada de los robots, además de investigar y fabricar marionetas automáticas, la gente también estaba muy interesada en los animales mecánicos. Por ejemplo, se dice que Zhuge Liang hizo una vaca y un caballo de madera. y el pionero de la informática moderna Babbage diseñó un juguete de pollo y oveja, el pato de hierro fabricado por el famoso ingeniero francés Bao Kanson, etc., son todos muy famosos durante el desarrollo de robots en robots inteligentes, algunas personas plantean la opinión de que. "Los robots primero deben ser capaces de pensar antes de poder hacer cosas" y creía que muchos robots simples también pueden completar tareas complejas. A principios de la década de 1990, Brooks, profesor del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Estados Unidos, creó un robot. lote de robots tipo mosquito, llamados robots insectos. Sus hábitos son muy similares a los de las cucarachas. No pueden pensar y solo pueden actuar según la programación humana. Hace unos años, los trabajadores de tecnología construyeron un pájaro robot electrónico para el Zoológico de San Diego. Puede imitar a la madre buitre y alimentar a las crías de buitre a tiempo. Japón y Rusia han creado un cangrejo robot electrónico que puede realizar estudios de control en aguas profundas, recolectar muestras de rocas, capturar organismos del fondo marino y realizar soldaduras submarinas y otras operaciones. Estados Unidos ha desarrollado un robot atún llamado Charlie, que mide 1,32 metros de largo y consta de 2843 piezas. Consta de tres partes, balanceando el cuerpo y la cola, y puede nadar como un pez real a una velocidad de 7,2 kilómetros por hora. Se puede utilizar para trabajar bajo el mar durante varios meses, cartografiar océanos y detectar contaminación submarina. También se puede utilizar para fotografiar criaturas, porque imita muy bien a los atunes. Algunos científicos están diseñando submarinos atuneros, que en realidad son robots atuneros que pueden viajar. a una velocidad de 20 nudos y son verdaderas máquinas de natación submarina. Es mucho más alto que los submarinos existentes y puede alcanzar casi cualquier área bajo el agua. Controlado remotamente por humanos, puede entrar fácilmente en trincheras y cuevas profundas bajo el mar, colándose en el enemigo. Puertos silenciosamente y realizar reconocimientos sin ser detectado. El desarrollo y la aplicación de herramientas de exploración científica y reconocimiento militar son muy prometedores. Del mismo modo, la perspectiva de investigar y fabricar robots insectos también es muy brillante. Con patas elásticas del tamaño de una tarjeta de crédito /3 aproximadamente, puede saltar obstáculos tan fácilmente como un grillo y puede moverse casi 37 metros en una hora. Lo más especial de este tipo de insecto robótico es que rompe con el concepto de que "hay que añadir un motor para mover las articulaciones". El nuevo método del inventor consiste en utilizar tiras de metal como plomo, circonio y titanio para formar un regulador bimorfo. Durante la carga, el regulador se dobla y, después de la carga, vuelve a su forma original. Después de varias cargas, se convierte en una barra vibratoria. Las extremidades del insecto se instalan en la barra vibratoria y la vibración de la barra vibratoria se convierte en el poder del insecto robótico. Cada vibración hará que el insecto que se arrastra avance 2 mm.
Un gran grupo de insectos robóticos puede ser controlado por un "Rey Insecto", que transmite instrucciones de control a cada insecto robótico en forma de relé. Este tipo de insecto robótico se puede utilizar para completar reconocimientos en el campo de batalla, transportar objetos o explorar caminos en otros planetas. Arquitectura de robot biónico La arquitectura de robot se refiere a la estructura de uno o varios robots en términos de procesamiento de información y lógica de control para lograr objetivos designados. Descomposición basada en funciones La arquitectura basada en descomposición de funciones pertenece al tipo de inteligencia deliberativa tradicional en inteligencia artificial, su estructura se materializa como distribución en serie y su método de ejecución es ejecución asincrónica, es decir, según el modelo "percepción-planificación-acción". Realizar el procesamiento de la información y la implementación del control. Tomemos como representante típico el NASR Human MtI propuesto por la NASA y la Oficina Nacional de Estándares. La ventaja de esta arquitectura es que las funciones del sistema son claras, las capas son claras y la implementación es simple. Sin embargo, el método de manejo de Shen Bank extendió en gran medida el tiempo de respuesta del sistema a eventos externos. Los cambios en el entorno requirieron una nueva planificación, reduciendo así la eficiencia de la ejecución. Por lo tanto, sólo es adecuado para realizar trabajos más complejos en un entorno estructurado conocido. Descomposición basada en el comportamiento La arquitectura basada en la descomposición del comportamiento pertenece al tipo inteligente reactivo moderno en inteligencia artificial. Se refleja en una distribución paralela (inclusiva) en la estructura y se ejecuta sincrónicamente en términos del método de ejecución, es decir, según la "percepción". Modelo "acción". Procesamiento y control de la información en paralelo. Los representantes típicos incluyen la arquitectura de subsunción en capas de comportamiento propuesta por R.A Brooks del MIT y la estructura basada en hema de MotorSc propuesta por Arkin. Sus principales ventajas son el corto tiempo de ejecución, la alta eficiencia y la gran maniobrabilidad. Sin embargo, debido a la falta de una gestión global, resulta difícil adaptarse a diversas situaciones. Por lo tanto, sólo es adecuado para realizar tareas relativamente simples en el entorno Mutao. Descomposición basada en distribución inteligente La arquitectura basada en distribución inteligente es el último tipo inteligente descentralizado en términos de inteligencia artificial. Se refleja en la distribución descentralizada en la estructura y la ejecución colaborativa. También puede resolver problemas locales de forma independiente. múltiples problemas globales a través de la colaboración. La arquitectura basada en cuerpos multiinteligentes es un representante típico. La ventaja de esta arquitectura es que tiene las características de "distribución inteligente" y un mecanismo de coordinación unificado. Sin embargo, cómo dividir y coordinar razonablemente varias entidades inteligentes todavía requiere mucha investigación y práctica. Esta arquitectura se utiliza ampliamente en muchos sistemas inteligentes de procesamiento de información a gran escala. Además de los tres tipos principales de arquitectura anteriores, también existen algunas arquitecturas híbridas mejoradas, como el modelo de descomposición del comportamiento con enlace de retroalimentación, la arquitectura en capas basada en inteligencia distribuida y la estructura de inteligencia múltiple basada en descomposición funcional, etc. Pero, en general, carecen de la flexibilidad y escalabilidad de los módulos funcionales, o no logran coordinar bien la inteligencia deliberativa y la inteligencia reactiva, o los mecanismos de comunicación entre varios niveles no son lo suficientemente perfectos. En esencia, los principios ideológicos de la arquitectura biónica del sistema de control: inteligencia deliberativa, inteligencia reactiva e inteligencia descentralizada son todas referencias y biónicas de la lógica de control biológico y los métodos de razonamiento. Sin embargo, debido a las condiciones objetivas Limitaciones y limitaciones de la demanda y. propósito, son sólo una imitación unilateral y parcial de la inteligencia biológica desde un cierto ángulo y dirección. La arquitectura biónica de este artículo se basa en la lógica de control biológico y el razonamiento conductual antes mencionados, y se basa plenamente en las ventajas y desventajas de tres ideas arquitectónicas basadas en la inteligencia deliberativa, la inteligencia reactiva y la inteligencia distribuida. de robots, especialmente robots móviles que trabajan en entornos desconocidos, se propone una nueva idea y concepto de control con comportamiento adaptativo y capacidades evolutivas. Aprovechar la idea de inteligencia distribuida e introducir una capa de control del comportamiento social en la estructura del sistema de control para realizar la transformación de la capa de comportamiento deliberativo a la capa de comportamiento reflexivo dentro de esta generación; estructura del sistema de control Aprendizaje; extraer lecciones de la idea de la autoevolución biológica y darse cuenta de la evolución (o degeneración) desde la capa de comportamiento reflexivo a la capa de comportamiento instintivo a lo largo de múltiples generaciones en la estructura del sistema de control.
Por lo tanto, la arquitectura biónica se compone de cuatro capas de control del comportamiento, a saber, la capa de control del comportamiento instintivo, la capa de control del comportamiento reflexivo, la capa de control del comportamiento deliberativo y la capa de control del comportamiento social, que reciben información externa de la capa de percepción en paralelo. información interna, cada uno haciendo juicios y reacciones lógicos, enviando información de control a la capa de ejecución final, ajustándose y adaptándose al entorno externo a través de la competencia y la coordinación, para completar las tareas de trabajo de acuerdo con los objetivos. Ejemplo: Robot Scorpion El Robot Scorpion de 50 centímetros de largo se diferencia de otros robots tradicionales en que no tiene la capacidad de resolver problemas complejos. El robot escorpión depende casi exclusivamente de los reflejos para resolver su problema al caminar. Esto le permite reaccionar rápidamente ante cualquier cosa que le moleste, con dos sensores ultrasónicos en su cabeza. Si encuentra un obstáculo que está 50 metros por encima de su altura, lo evitará. Y si el sensor de la izquierda detecta un obstáculo, girará automáticamente hacia la derecha. Las cucarachas mecánicas no son solo escorpiones, sino que incluso las cucarachas pueden proporcionar a los científicos inspiración para el diseño. Los científicos han descubierto que cuando una cucaracha se mueve a gran velocidad, solo tres patas tocan el suelo a la vez, dos a cada lado y una a cada lado. El ciclo se repite de acuerdo con este principio, los científicos biónicos han creado una cucaracha mecánica que no solo puede avanzar tres metros por segundo, sino que también está muy bien equilibrada y puede adaptarse a diversos entornos hostiles. utilizado en exploración espacial o remoción de minas La barracuda robótica del Instituto Politécnico Provincial es el primer pez robótico del mundo que puede nadar libremente. Está hecho principalmente de fibra de vidrio, cubierto con una capa de malla de acero y la capa más externa es una capa de spandex sintético. La cola está hecha de bobinas de fibra de vidrio cónicas en forma de resorte, lo que hace que la barracuda robótica sea fuerte y flexible. Un servomotor impulsa el pez robótico. Rana robot Las patas de la rana robot están equipadas con resortes en las rodillas, que primero pueden doblar las piernas como una rana y luego saltar. La distancia más larga que puede saltar una rana robot en la Tierra es de 2,4 metros; en Marte, debido a que la gravedad de Marte es aproximadamente 1/3 de la de la Tierra, el salto de longitud de la rana robot puede alcanzar hasta 7,2 metros, que está cerca de la distancia. Récord mundial de salto de longitud humano. Por lo tanto, no quedará indefenso frente a una pequeña roca como el vehículo de Marte de 2007. Robot Spider Fue creado por ingenieros espaciales inspirados en las acrobacias de las arañas para escalar paredes. Está equipado con una serie de antenas que imitan las antenas de los insectos, que detectan el terreno y los obstáculos mientras mueve sus delgadas patas. El prototipo de la araña robot es muy pequeño, con una altura vertical de sólo 18 centímetros, no mucho más grande que una mano humana. "Spider-Man" no solo puede escalar las empinadas laderas de Marte a las que no pueden llegar los vehículos todoterreno espaciales, sino que el costo también es mucho más económico. De esta manera, se podrá disfrutar de una gran cantidad de "Spider-Man" espaciales. extendido por todos los rincones de Marte. Robot Tuna Robot Tuna Robot Tuna es el último logro logrado por el MIT en el desarrollo de peces robóticos desde "Charlie". Este nuevo prototipo tiene un cuerpo blando con un solo motor y seis partes móviles, lo que le permite simular en mayor medida el movimiento de peces reales. Robot Gecko El Dr. Li Xiaoyang de Zhuhai New Concept Aerospace Vehicle Co., Ltd. y su equipo de investigación desarrollaron con éxito el robot biónico gecko "Freelander" el 15 de noviembre de 2008. El robot biónico gecko "Freelander" es un nuevo tipo de robot inteligente de tamaño pequeño y de movimiento flexible que puede utilizarse ampliamente en búsqueda, rescate, lucha contra el terrorismo, así como en experimentos e inspecciones científicas en un futuro próximo. . Según el Dr. Li Xiaoyang, este tipo de gecko robot puede subir y bajar rápidamente verticalmente por las paredes, el subsuelo y las grietas de las paredes de varios edificios, o caminar boca abajo debajo del techo y puede atacar paredes de vidrio liso, rugosas o polvorientas. Puede adaptarse a superficies y diversas superficies de materiales metálicos, y puede identificar automáticamente obstáculos y evitar desvíos, con movimientos flexibles y realistas. Su flexibilidad y velocidad de movimiento son comparables a las de los geckos en la naturaleza. Medusa robot La Oficina de Investigación Naval de EE. UU. ha desarrollado una "medusa robótica" que puede usarse para monitorear barcos de superficie y submarinos, detectar derrames químicos y monitorear los movimientos de peces migratorios. Estas medusas robóticas están hechas de alambres delgados hechos de una aleación de memoria biosensora. Cuando estos alambres metálicos se calientan, se contraen como tejido muscular.