仿生机器人：生物与机械的完美结合

乐佳

提起机器人，您首先想到的是《终结者》中阿诺德·施瓦辛格所扮演的T-800还是《超能查派》中第一个拥有自我意识的机器人警察查派？进入21世纪以来，随着人工智能、传感器技术、计算机科学以及机械电子等领域的快速发展，机器人已经由电影或者小说中完全虚构的角色，逐渐成为现实产品进入普通家庭，比如：如今随处可见的智能扫地机器人。当然这些机器人产品离T-800或者查派的高度类人化和智能化还有较远的距离，但随着人们对机器人领域越发高涨的研究热情和资金投入，特别是近年来仿生机器人的兴起，相信在不久的将来，我们生活和工作中的许多事情都可以由仿生机器人替我们完成。那么，到底什么是仿生机器人？仿生机器人能为我们做什么？本文将用通俗易懂的语言来回答以上的问题。

仿生机器人及其分类

仿生机器人是机器人领域的一个重要分支，也是近年来机器人领域的重要发展方向之一，它是将仿生学应用到机器人设计领域的产物，仿生机器人可以看作机器人发展的高级阶段。仿生机器人是通过对自然界中各种生物的外部形状、运动原理和行为方式进行研究，然后将研究结果应用到机器人设计领域，从而设计出能模仿并完成相关生物行为的机械系统。我们可以通过一个简单的例子来加深理解：三国时期，诸葛亮为了帮助蜀军运粮草，发明了“木牛流马”;“木牛流马”完全可以看作是低配版的仿生机器人，通过研究牛、马的运动原理，从而设计出相应的器械来模拟牛、马的运动，进而帮助蜀军运粮，节省运粮的人力成本。可以这样说：仿生机器人是人类向大自然这个鬼斧神工的造物主学习后，造出的具有相关生物特性的“山寨货”。

根据仿生机器人使用环境的不同，一般将仿生机器人分为三类：水下仿生机器人、空中仿生机器人和陆地仿生机器人。水下仿生机器人主要是通过模仿各种水生生物的生物特性设计的水下机器人，比如：电影里经常看见的机器鱼、机器螃蟹等;空中仿生机器人则是模仿各种飞行生物的生物特性设计的飞行机器人，比如：达·芬奇1485年根据鸟类飞行原理设计的朴翼式飞机图纸;陆地仿生机器人是当前仿生机器人研究的主要方向，通过对陆地生物（比如：人、狗、蛇、青蛙等）的组织机构和运动原理进行研究，从而设计出的陆地机器人，比如：双足步行机器人、多足移动机器人、蛇形机器人和跳跃机器人等。

仿生机器人的应用及发展趋势

仿生機器人由于是通过模仿生物界中各种现实生物的生物特性设计的机器人，因而其能较好地完成各种具有生物特点的工作，被广泛应用于反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来完成的危险任务中，比如：反恐防暴任务中完成各种拆弹任务的拆弹机器人，通过使用拆弹机器人来完成拆弹任务可以最大限度地减少人员伤亡。仿生机器人从早期单纯的外形模仿，到后来简单的行动模仿，到如今利用传感器和数据融合技术来对环境的变化做出正确的判断和反应，从而适应环境的变化，其正一步步朝着智能化的方向发展;在未来，仿生机器人不仅会具备对环境的感知能力，还会有更好的决策能力，能够对环境的变化做出更好的响应，从而完成更加复杂的任务。