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江江苏十一选五一定牛:仿生機器人與生命科學

江苏十一选五号码遗漏 www.pypna.com 來源:UC論文網2019-05-18 10:27

摘要:

  摘要:生物學的發展,可以開拓機械工程的研究視野,然而機械工程的發展促進了生命科學的發展和變革。比如說一些機械領域的發展和突破都是受到生命科學的啟發,隨著機器人技術、仿生技術、控制技術以及制造技術的進步,機器人應用領域的不斷拓展。仿生機器人由于其高度靈活性和柔性已受到機器人學者的廣泛關注和研究。本文通過對仿生機器人和生命科學之間的相互促進關系的分析。后對仿生機器人發展過程中的關鍵進行總結分析。再...

  摘要:生物學的發展,可以開拓機械工程的研究視野,然而機械工程的發展促進了生命科學的發展和變革。比如說一些機械領域的發展和突破都是受到生命科學的啟發,隨著機器人技術、仿生技術、控制技術以及制造技術的進步,機器人應用領域的不斷拓展。仿生機器人由于其高度靈活性和柔性已受到機器人學者的廣泛關注和研究。本文通過對仿生機器人和生命科學之間的相互促進關系的分析。后對仿生機器人發展過程中的關鍵進行總結分析。再對仿生機器人的發展趨勢進行展望。


  作者:郭宏光


  關鍵詞:仿生機器人;仿生學;生命科學;研究現狀;發展趨勢


  人類由鳥而發明了飛機,已成為人類生活不可或缺的交通工具,極大的便利了人類的出行;這個仿生例子,由此我們將感嘆生命科學和機械工程之間的的關系是妙不可言。


  工業機器人的誕生,使機器人技術和工業得到了前所未有的發展,各種用途的機器人相繼問世,使人類的許多夢想變成了現實,用于軍事作戰、反恐防爆等領域。


  生物體發展靈巧的運動機構和機敏的運動模式,這成為機器人發展取之不盡的知識源泉。1960年,美國科學家觀察研究,創立了仿生學。它是生物科學和工程技術相結合的一門邊緣學科,通過學習、模仿、復制和再造生物系統的結構、功能、工作原理及控制機制,來改進現有的或創造新的機械、儀器、建筑和工藝過程。仿生學在機器人科學中的應用,推動了機器人的適應能力向非結構化、未知的環境方向發展??蒲Ъ頤竅蟶镅?,創造出了眾多高性能的仿生機器人。


  仿生機器人的研究是以機器人技術和仿生學的發展為基礎,人類通過研究、學習、模仿來復制和再造某些生物特性和功能,制造出能夠代替人類從事惡劣環境下工作的仿生機器人,對于仿生機器人的研究是多方面的,因此出現了功能、形狀各異以及工作原理不同的仿生機器人,種類繁多。


  仿生學是科學促進機械工程發展的一個典型例子,人類由鳥而發明了飛機;由青蛙制成了電子蛙眼,如今已在生活中廣泛使用;所以說生命科學和機械工程之間有著妙不可言的關系。生命科學促進機械工程的發展。仿生學也是科學促進機械工程發展的一個典型例子,


  說到蒼蠅,大家都嗤之以鼻,覺得心中立刻涌出一股憎惡感,更不用說將它與處在科技前沿的宇宙飛船、火箭、潛艇等聯系在一起,可事實就是如此,這些高科技機械裝置的發展,蒼蠅起了很大的作用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒有“鼻子”,它靠什么來充當嗅覺的呢?原來,蒼蠅的“鼻子”――嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入“鼻孔”,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,就可區別出不同氣味的物質。因此,蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。仿生學家由此得到啟發,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,仿制成一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的“探頭”不是金屬,而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引導出來的神經電信號經電子線路放大后,送給分析器;分析器一經發現氣味物質的信號,便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分。這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。另外蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是個“天然導航儀”,人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。這種儀器已經應用在火箭和高速飛機上,實現了自動駕駛。另外,機械工程的發展推進了生命科學的發展。一方面,俗話說得好,“工欲善其事,必先利其器”。一些醫療、研究等方面的器械的出現,大大地推動了生命科學的發展。細胞學說的提出,是生命科學發展史上具有里程碑意義的事件,這離不開顯微鏡的作用。17世紀發明了光學顯微鏡,推動了解剖學向微觀層次發展,出現了細胞學研究。這時人們不但可以了解人體解剖的變化,而且可以進一步觀察細胞形態結構的變化,隨之誕生了組織學。光學顯微鏡的出現使醫學的研究提高到細胞形態學水平,由于普通光學顯微鏡的分辨率只有數個微米,只能觀察細胞的形態變化,而像病毒以及細胞的各種顯微結構,如核結構、DNA等大分子結構,光學顯微鏡就不能分辨了。20世紀60年代又出現了電子顯微鏡,使人們的視力達到能看到千分之一微米的微小個體,可以觀察研究細胞的超微結構。由此可見,光學顯微鏡、電子顯微鏡都是光學、精密械、電子學等研究的成果,它們對推動醫學的發展起了重要作用?;褂性謨跋裱д鋃戲矯?,20世紀50年代X光透視和攝片是臨床常用的診斷方法。今天,由于CT、核磁共振等現代化醫學工程技術的出現和應用,使影像學診斷水平出現了飛躍,極大地提高了臨床診斷水平,這些說明影像學診斷水平的不斷提高與生物機械的發展密切相關……


  再一方面,機械工程的發展也拓寬了生命科學研究的領域。顯微鏡的發明,使人們生命科學研究進入微觀分子世界。潛水艇的出現,使人們能夠進入深海中研究古老的生物,由此,發現了許多海洋生物的藥用價值。例如在加勒比海產的一種屬被囊動物中,發現含有強細胞毒作用的成分。這種成分對L1210白血病、P388淋巴白血病和B16黑色素瘤有良好的抑制作用。除萜類化合物之外,還有從另一種褐藻中分離出鄰醌化合物。它能與微管蛋白反應,從而抑制微管組合。從海綿中分離出的兩種有細胞毒作用的新穎聚醚類化合物,對P388和L1210細胞有明顯的抑制作用。從海參綱動物中分離出的皂甙,從軟體動物中分離出的多肽或蛋白質化合物(“蛤素”,“鮑靈Ⅲ”等)具有很強的抗腫瘤、抗白血病作用等等,這些都是人們只在陸地發現不了的,正是機械的發展,拓寬了生命科學的研究領域,使人類能夠進入深海,探索新領域,為疾病患者帶來了福音,也推動了生命科學的發展。隨著機械工業的發展,越來越多的高科技的儀器和裝置越來越多地運用于生命科學的研究等領域,大大提高了生命科學的研究效率、豐富了生命科學的研究方法,從而促進了生命科學的飛躍發展。


  仿生機器人的外形與所模仿的生物的相似性,也是仿生機器人研究的熱點之一。在軍事偵察和間諜任務中,如果仿生機器人的外形與所模仿的生物外形完全一致,將能更隱蔽地、更安全地完成任務。2l世紀人類將進入老齡化社會,在仿生機器人領域中,研發多功能仿生機器人將彌補年輕勞動力的嚴重不足,解決老齡化社會的家庭服務和醫療等社會問題,并能開辟新的產業,創造新的就業機會。


  目前,仿生機器人已經成為機器人家族中的重要成員,其所具有的高度靈活性和柔性已受到機器人學者的廣泛關注。隨著機器人作業環境的復雜化和未知化,人類必須向自然界學習,從自然界獲取豐富多彩的實例以尋找求解決問題的途徑,通過對自然界生物的學習、模仿、復制和再造,發現和發展相關的理論和技術方法,使機器人在功能和技術層次上不斷提高。仿生機器人在軍事領域,未知環境探測、搶險救援、娛樂和服務等方面的重要性,已經成為2l世紀機器人研究的熱點。

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