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研制报告

《创造性思维与创新方法》课程作业

题目名称： 仿生机械

学 院： 机械***

专业班级： 机21级2班

学号姓名： 答辩人：3号-何某某

成 员：18号-吴某某

2号-苟某某

14号-童某某

指导教师： 周某某

二零二一 年 十一 月 二十一 日

本课题研究目的

仿生机器人是指依据仿生学原理，模仿生物结构、运动特性等设计的性能优越的机电系统，已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。按照工作环境可将仿生机器人分为陆面仿生机器人、空中仿生机器人以及水下仿生机器人三类。指出仿生机器人经历了原始探索、宏观仿形与运动仿生、机电系统与生物性能部分融合三个阶段，并概述三类仿生机器人国内外研究现状。分析发现当前研究还存在着生物运动机理研究不深，结构设计、材料应用、驱动及控制方式大多较为传统、能量利用率低等问题，导致了仿生机器人从宏观到微观与生物都存在较大差异，“形似而神不似”，远未达到实际应用程度。指出仿生机器人正向着刚柔混合结构，高效的能量转换的类生命系统方向发展。

仿生机器人的出现很好地体现了仿生应用的理念。人类最早进行了陆面仿生机器人的探索，如中国三国时期的木牛流马以及1893年由Rygg设计的机械马[12]；其次，进行了空中仿生机器人探索，最早模仿鸟类的飞行进行扑翼飞行器设计，1485年达芬奇设计的扑翼飞机图纸是世界上第一个按照技术规程进行的设计；最后，是水下仿生机器人的探索。纵观仿生机器人发展历程，到现在为止经历了三个阶段。第一阶段是原始探索时期，该阶段主要是生物原型的原始模仿，如原始的飞行器，模拟鸟类的翅膀扑动，该阶段主要靠人力驱动。至20世纪中后期，由于计算机技术的出现以及驱动装置的革新，仿生机器人进入到第二个阶段，宏观仿形与运动仿生阶段。该阶段主要是利用机电系统实现诸如行走、跳跃、飞行等生物功能，并实现了一定程度的人为控制。进入21世纪，随着人类对生物系统功能特征、形成机理认识的不断深入，以及计算机技术的发展，仿生机器人进入了第三个阶段，机电系统开始与生物性能进行部分融合，如传统结构与仿生材料的融合以及仿生驱动的运用。当前，随着生物机理认识的深入、智能控制技术的发展，仿生机器人正向第四个阶段发展，即结构与生物特性一体化的类生命系统，强调仿生机器人不仅具有生物的形态特征和运动方式，同时具备生物的自我感知、自我控制等性能特性，更接近生物原型。如随着人类对人脑以及神经系统研究的深入，仿生脑和神经系统控制成为了该领域科学家关注的前沿方向。

仿生机器人从诞生、发展，到现在短短几十年的时间里，对其研究取得了一系列的成果，开辟了机器人领域独特的技术发展道路和研究方法，大大开阔了人们的眼界，显示出了广阔的应用前景和极强的生命力。但由于其学科交叉性，发展至今依然存在“形似而神不似”、达不到生物系统的精巧程度、实际应用有限等诸多问题。究其原因，主要是在生物机理、机构及驱动设计、仿生材料、仿生控制、生物能量利用等方面存在问题。

仿生机理研究由宏观向微观发展认识生物原型的特性是仿生学的前提 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 创新能力，才能立于不败之地。国家之间的竞争实际上是综合国力的竞争。而综合国力的竞争实质上是创新能力的竞争。在新时代中，各行各业都在飞速发展，如果没有创新精神，是难以适映现代社会的。所以说，勇于创新是大学生应具备的新形象。实践也很重要。有了新方法，不去实践，也只是夸夸其谈，毫无实际意义。学校之所以重视我们大学生参加实践活动，就是想让我们在实践中得到锻炼，将新的创意运用到实践中去，这样有利于我们良好素质的培养。同时，我们创新能力也得到更好的发挥。而且，我们能在实践中得到真正的知识，只有你亲自做了，体验了，才会有新的感受，“绝知此事要躬行”也就是这个道理。所以说，重于实践也是大学生应具备的新形象。

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