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仿生機器人研究

仿生機器人是指依據仿生學原理,模仿生物結構、運動特性等設計的機電系統,已逐漸在反恐防爆、太空探索、搶險救災等不適合由人來承擔任務的環境中凸顯出良好的應用前景。

研制仿生機器人的靈感來源於自然界中的動物,比如蜥蜴是有著優秀運動能力的爬行動物,能夠在斷壁殘垣中自由穿行,對蜥蜴爬行動作的研究可為仿生救災機器人的研究提供理論基礎。

根據仿生學的主要研究方法,需要先研究生物原型,將生物原型的特征點進行提取和數學分析,獲取運動數據,建立運動學和動力學計算模型,最後完成機器人的機械結構與控制系統設計。

吉林大學威海仿生研究院的研究人員在進行生物原型研究及數學建模時,需要觀察蜥蜴運動時的姿態,為此他們在蜥蜴的身體及四肢的粘貼反光標記點,使用NOKOV(度量)光學三維動作捕捉鏡頭捕捉標誌點並獲取各點空間坐標。依賴於動作捕捉系統強大的數據處理功能,可通過後處理模塊計算出蜥蜴足端與脊椎的三維運動軌跡、運動時身體的擺動角度、運動的速度與加速度。

NOKOV度量動作捕捉的采集頻率可達到380Hz,保證采集的運動數據不會失真。利用這些生物原型的特征點信息,研究者可建立蜥蜴運動的計算模型,從而為仿生機器人設計制造提供理論基礎。