仿生機器人：生物與機械的完美結合

樂佳

提起機器人，您首先想到的是《終結者》中阿諾德·施瓦辛格所扮演的T-800還是《超能查派》中第一個擁有自我意識的機器人警察查派？進入21世紀以來，隨著人工智能、傳感器技術、計算機科學以及機械電子等領域的快速發展，機器人已經由電影或者小說中完全虛構的角色，逐漸成為現實產品進入普通家庭，比如：如今隨處可見的智能掃地機器人。當然這些機器人產品離T-800或者查派的高度類人化和智能化還有較遠的距離，但隨著人們對機器人領域越發高漲的研究熱情和資金投入，特別是近年來仿生機器人的興起，相信在不久的將來，我們生活和工作中的許多事情都可以由仿生機器人替我們完成。那么，到底什么是仿生機器人？仿生機器人能為我們做什么？本文將用通俗易懂的語言來回答以上的問題。

仿生機器人及其分類

仿生機器人是機器人領域的一個重要分支，也是近年來機器人領域的重要發展方向之一，它是將仿生學應用到機器人設計領域的產物，仿生機器人可以看作機器人發展的高級階段。仿生機器人是通過對自然界中各種生物的外部形狀、運動原理和行為方式進行研究，然后將研究結果應用到機器人設計領域，從而設計出能模仿并完成相關生物行為的機械系統。我們可以通過一個簡單的例子來加深理解：三國時期，諸葛亮為了幫助蜀軍運糧草，發明了“木牛流馬”;“木牛流馬”完全可以看作是低配版的仿生機器人，通過研究牛、馬的運動原理，從而設計出相應的器械來模擬牛、馬的運動，進而幫助蜀軍運糧，節省運糧的人力成本。可以這樣說：仿生機器人是人類向大自然這個鬼斧神工的造物主學習后，造出的具有相關生物特性的“山寨貨”。

根據仿生機器人使用環境的不同，一般將仿生機器人分為三類：水下仿生機器人、空中仿生機器人和陸地仿生機器人。水下仿生機器人主要是通過模仿各種水生生物的生物特性設計的水下機器人，比如：電影里經常看見的機器魚、機器螃蟹等;空中仿生機器人則是模仿各種飛行生物的生物特性設計的飛行機器人，比如：達·芬奇1485年根據鳥類飛行原理設計的樸翼式飛機圖紙;陸地仿生機器人是當前仿生機器人研究的主要方向，通過對陸地生物（比如：人、狗、蛇、青蛙等）的組織機構和運動原理進行研究，從而設計出的陸地機器人，比如：雙足步行機器人、多足移動機器人、蛇形機器人和跳躍機器人等。

仿生機器人的應用及發展趨勢

仿生機器人由于是通過模仿生物界中各種現實生物的生物特性設計的機器人，因而其能較好地完成各種具有生物特點的工作，被廣泛應用于反恐防爆、太空探索、搶險救災等不適合由人來完成的危險任務中，比如：反恐防暴任務中完成各種拆彈任務的拆彈機器人，通過使用拆彈機器人來完成拆彈任務可以最大限度地減少人員傷亡。仿生機器人從早期單純的外形模仿，到后來簡單的行動模仿，到如今利用傳感器和數據融合技術來對環境的變化做出正確的判斷和反應，從而適應環境的變化，其正一步步朝著智能化的方向發展;在未來，仿生機器人不僅會具備對環境的感知能力，還會有更好的決策能力，能夠對環境的變化做出更好的響應，從而完成更加復雜的任務。