論仿生機(jī)器人未來的幾種可能發(fā)展

摘 要：自然界在長期的演化中孕育出了各種各樣的生物，而這些生物都具有神奇的結(jié)構(gòu)和功能，能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境中生存下去，因此，通過研究，學(xué)習(xí)，模仿來復(fù)制和再造某些生物特性和功能將極大的提高人類對(duì)自然的適應(yīng)和改造能力。從20世紀(jì)60年代開始仿生學(xué)誕生，到現(xiàn)在短短的幾十年時(shí)間，在這方面的研究成果已經(jīng)非?？捎^，大到軍事小到日常生活，我們已經(jīng)可以處處見其身影了。那么未來的仿生機(jī)器人又會(huì)往什么方向發(fā)展呢？該文將對(duì)未來仿生機(jī)器人的幾種可能的發(fā)展趨勢，包含群體型機(jī)器人，多環(huán)境適應(yīng)型機(jī)器人以及學(xué)習(xí)型機(jī)器人進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：群體型機(jī)器人 多環(huán)境適應(yīng)型機(jī)器人 學(xué)習(xí)型機(jī)器人

中圖分類號(hào)：TP249文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0240-01

1 目前仿生機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r

仿生學(xué)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)延伸到很多領(lǐng)域，機(jī)器人學(xué)就是其主要的結(jié)合和應(yīng)用領(lǐng)域之一。仿生學(xué)在機(jī)器人上的應(yīng)用可以分為五個(gè)方面，它們分別是：結(jié)構(gòu)仿生，材料仿生，功能仿生，控制仿生以及群體仿生。而且目前世界上的仿生機(jī)器人已經(jīng)涉及海陸空各個(gè)領(lǐng)域，并且在各個(gè)領(lǐng)域上的發(fā)展都已經(jīng)達(dá)到盛況空前的地步。而在仿人機(jī)器人方面也在不斷的突破中。

但是，目前的仿生機(jī)器人大多都是獨(dú)立的一個(gè)個(gè)體，也就是彼此之間并沒有什么聯(lián)系。然而就目前的機(jī)器人技術(shù)水平而言，單機(jī)器人在信息的獲取，處理以及控制能力等方面都是有限的，對(duì)于復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，單機(jī)器人更顯不足。所以，當(dāng)前的仿生機(jī)器人雖然已經(jīng)發(fā)展到一定的高度，可是，它們本身還是存在不少的局限性的。

為了改善日前機(jī)器人存在的不足，新的技術(shù)手段已經(jīng)成為了一種必須。在未來的日子里，新型機(jī)器人的性能將大幅度的提高，它們將會(huì)一步步的取代現(xiàn)有的機(jī)器人。

2 預(yù)測未來仿生機(jī)器人的發(fā)展

2.1 群體型機(jī)器人

在自然界中有著眾多不是獨(dú)立生存的生物，他們靠著一門屬于自己的社交語言和其他的個(gè)體組成一個(gè)集體一起生活，并借著集體的力量去完成個(gè)體很難或者無法辦到的事情，比如生活中常見的螞蟻和蜜蜂，它們的強(qiáng)大我們都是已經(jīng)有著切身體會(huì)的了。所以，如果我們能夠借鑒生物間的這種生存方式去制造群體型的機(jī)器人，那么，在機(jī)器人這條道路上我們將會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，看到另一片新的天地。

那么群體型機(jī)器人比單個(gè)機(jī)器人的優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里呢？首先，由于群體機(jī)器人彼此之間會(huì)有信息的交流和互動(dòng)，那么，單個(gè)個(gè)體的結(jié)構(gòu)和性能復(fù)雜程度將會(huì)得到大大的降低，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^群體的協(xié)調(diào)來彌補(bǔ)掉這些不足。其次，群體型機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候完成任務(wù)的概率要比單個(gè)機(jī)器人大很多，同時(shí)還能夠減少完成任務(wù)的時(shí)間，提高任務(wù)的效率，這些，都是我們一直以來所要追求的。再者，群體型機(jī)器人通過彼此之間的聯(lián)系，可以達(dá)到預(yù)測未知狀況的目的，這樣的一種能力對(duì)于完成任務(wù)來說有著舉足輕重的作用。所以，群體型機(jī)器人在未來的機(jī)器人發(fā)展中是一種必然的趨勢。

但是，伴隨著群體型機(jī)器人而來的問題是它們彼此之間的“語言”問題，要做到每個(gè)個(gè)體之間能實(shí)現(xiàn)信息的交流互動(dòng)以及對(duì)信息處理后作出相應(yīng)的動(dòng)作，這里面的技術(shù)含量還是很大的。盡管如此，隨著現(xiàn)在通信技術(shù)這股突飛猛進(jìn)的勢頭，在不久的將來，這將成為一件游刃有余的事情。

2.2 多環(huán)境適應(yīng)型機(jī)器人

當(dāng)前的很多機(jī)器人都只能工作在一種環(huán)境下，比如地面機(jī)器人，水上機(jī)器人，飛行機(jī)器人。但是，在實(shí)際的諸多情況下，我們需要機(jī)器人有不同環(huán)境下的適應(yīng)能力，以此來達(dá)到更好的執(zhí)行效率和更高的執(zhí)行能力。日常生活中我們熟悉的各種昆蟲就身兼數(shù)種能力，比如它既能飛行，又能夠在地上行走，不僅僅如此，它們還能夠靠著輕盈的體態(tài)和四足在水面上滑行，這無疑會(huì)帶給我們很多的啟發(fā)。在下面，我將介紹一下自己想過的一款多環(huán)境型的機(jī)器人。

在我們的生活中，地面上跑的常見的就是汽車，水上行的無外乎輪船，天上飛的便是飛機(jī)，當(dāng)然這里要說的飛機(jī)不是平常的那種翼展飛機(jī)，而是近些年來突飛猛進(jìn)的旋翼飛機(jī)，觀察這三種習(xí)以為常的交通工具，我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)它們的驅(qū)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)工具有著極大的共同點(diǎn)，簡化來看，那就是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)帶旋翼狀的東西，最大的不同點(diǎn)只是汽車是通過外輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來行駛，而飛機(jī)和輪船是內(nèi)部旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)來推進(jìn)?；诖耍绻覀儗C(jī)器人的外形做成流水型，然后其運(yùn)動(dòng)工具可以改變方向的話，那么一款具有海陸空的機(jī)器人應(yīng)該是可以就此實(shí)現(xiàn)的，而在此基礎(chǔ)上，如果將輪部結(jié)構(gòu)稍加改動(dòng)，那么它還可以轉(zhuǎn)化成一種可以行走的四足機(jī)器人，這樣機(jī)器人便可以適應(yīng)更復(fù)雜的地面結(jié)構(gòu)，完成更多的功能。

雖然這僅僅是我自己的一個(gè)設(shè)想，但是我覺得已目前的科技水平來說，這應(yīng)該是可以實(shí)現(xiàn)的了。

如果一個(gè)機(jī)器人擁有了這種多環(huán)境的工作能力，那么其本身的局限性將得到很大的改善，同時(shí)比研制多臺(tái)單環(huán)境下的機(jī)器人其經(jīng)費(fèi)將會(huì)大大的降低，所以，多環(huán)境機(jī)器人在未來的機(jī)器人發(fā)展中也將是一條必經(jīng)之路。

2.3 學(xué)習(xí)型機(jī)器人

自然界中的多種生物具有的一個(gè)特點(diǎn)是能夠從祖輩以及周圍的環(huán)境中得到某些信息并將其轉(zhuǎn)化為以后生活的一種技能，也就是具有學(xué)習(xí)的能力，這在我們?nèi)祟惿砩献钅軌蝮w現(xiàn)出來，也就是因?yàn)橛辛诉@種技能，生物自身才有可能不斷的向前發(fā)展。由此可以看出，學(xué)習(xí)這種技能對(duì)于生物的發(fā)展具有重要的意義。那么如果機(jī)器人本身也具有這樣的能力，機(jī)器人本身的能力就能夠隨著它接觸的事物的增多以及學(xué)習(xí)的知識(shí)的積累而不斷的提高，其本身的自適應(yīng)能力，工作能力等都會(huì)得到大幅度的提升?；谶@種情況，一個(gè)機(jī)器人本身所具有的工作潛力就已經(jīng)不是現(xiàn)在我們對(duì)于機(jī)器人的認(rèn)識(shí)能夠看得清的了，那樣的機(jī)器人將給我們的生活帶來不一般的改變。

目前，學(xué)習(xí)型機(jī)器人雖然已經(jīng)邁出了一定的步子，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，其能力的發(fā)揮還完全沒有達(dá)到一個(gè)層次上來。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，算法等的不斷進(jìn)步，學(xué)習(xí)型機(jī)器人一定能夠突飛猛進(jìn)，達(dá)到一個(gè)新的高度。

3 結(jié)語

總之，機(jī)器人從其誕生到現(xiàn)在以來已經(jīng)邁出了很大的進(jìn)步，隨著科技實(shí)力的不斷發(fā)展，在不久的將來，我們一定會(huì)看到一個(gè)令現(xiàn)在的我們嘆為觀止的畫面。

參考文獻(xiàn)

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