常见的仿生机器人类型及其体系结构

一、常见的仿生机器人类型

1、机器蝎子  

长约50厘米的机器蝎子与其他传统的机器人不同，它没有解决复杂问题的能力。机器蝎子几乎完全依靠反射作用来解决行走问题。这就使得它能够迅速对困扰它的任何事物做出反应，它的头部有两个超声波传感器。如果碰到高出它身高50%%的障碍物，它就会绕开。而且，如果左边的传感器探测到障碍物，它就会自动向右转。  

2、机械蟑螂  

不只是蝎子，就连蟑螂也能给科学家提供设计的灵感，科学家们发现，蟑螂在高速运动时，每次只有三条腿着地，一边两条，一边一条，循环反复，根据这个原理，仿生学家制造出机械蟑螂，它不仅每秒能够前进三米，而且平衡性非常好，能够适应各种恶劣环境，不远的将来，太空探索或排除地雷，就是它的用武之地  

3、机器梭子鱼  

麻省理工学院的机器梭子鱼，是世界上第一个能够自由游动的机器鱼。它大部分是由玻璃纤维制成的，上覆一层钢丝网，最外面是一层合成弹力纤维。尾部由弹簧状的锥形玻璃纤维线圈制成，从而使这条机器梭子鱼既坚固又灵活。一台伺服电动机为这条机器鱼提供动力。  

4、机器蛙  

机器蛙腿的膝部装有弹簧，能像青蛙那样先弯起腿，再一跃而起。机器蛙在地球上一跃的最远距离是2.4米;而在火星上，由于火星的重力大约为地球的1/3，机器蛙的跳远成绩则可远达7.2米，接近人类的跳远世界纪录。因此它不会再像2007年的火星越野车那样在一块小石头面前一筹莫展了。  

5、机器蜘蛛  

这是太空工程师从蜘蛛攀墙特技中得到灵感而创造出的。它安装有一组天线模仿昆虫触角，当它迈动细长的腿时，这些触角可探测地形和障碍。机器蜘蛛原形很小，直立高度仅18厘米，比人的手掌大不了多少。“蜘蛛侠”们不仅能攀爬太空越野车无法到达的火星陡坡地形，而且成本也经济许多，这样，一大批太空“蜘蛛侠”就会遍布在火星大地的各个角落。  

6、机器金枪鱼  

机器金枪鱼机器金枪鱼是麻省理工学院自“查理”之后在机器鱼研制方面取得的最新成果。这个新原型拥有柔软的身体，体内只装有1台发动机以及6个移动部件，使其能够在更大程度上模拟真实鱼的移动。

二、仿生机器人体系结构  

1、基于功能来分解  

基于功能分解的体系结构在人工智能上属于传统的慎思式智能，在结构上体现为串行分布，在执行方式上属于异步执行，即按照“感知一规划一行动”的模式进行信息处理和控制实现。以美国国家航天局和美国国家标准局所提出的NASR人MtI〕为典型代表。这种体系结构的优点是系统的功能明了.层次清晰，实现简单。但是申行的处理方式大大延长了系统对外部事件的响应时间，环境的改变导致必须重新规划，从而降低了执行效率。因此只适合在已知的结构化环境下完成比较复杂的工作。  

2、基于行为来分解  

基于行为分解的体系结构在人工智能上属于现代的反应式智能，在结构上体现为并行(包容)分布，在执行方式上属于同步执行，即按照“感知一行动”的模式并行进行信息处理和控制。以麻省理工的R.A.Brooks所提出的行为分层的包容式体系结构(SubsumptionArchitecture) 和Arkin提出的基于MotorSc hema的结构为典型代表。其主要优点就是执行时间短、效率高、机动能力强。但是由于缺乏整体的管理，很难适应于各种情况。因此只适用于在沐淘环境下执行比较简单的任务。  

3、基于智能分布来分解  

基于智能分布的体系结构在人工智能上属于最新的分布式智能，在结构上体现为分散分布，在执行上属于协同执行，既可以单独完成各自的局部问题求解，又能通过协作求解单个或多个全局问题。以基于多智能体的体系结构为典型代表。这种体系结构的优点是既具有“智能分布”的特点，又有统一的协调机制。但是如何在各个智能体之间合理的划分和协调仍然需要大量的研究和实践。该体系结构在许多大型的智能信息处理系统上有着广泛的应用。  

除以上三类主要的体系结构之外，还有一些改进的混合式体系结构，如带反馈环节的行为分解模式、基于分布式智能的分层体系结构、基于功能分解的多智能体结构等等。但是从整体上来看，它们或是在功能模块的灵活性和扩展性上不足，或是没能很好的协调慎思式智能与反应式智能，或是各层次间的交流机制不够完善。

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