仿生控制的案例
仿生撲翼飛行器的控制系統(tǒng)
仿生撲翼無人系統(tǒng)研究綜述[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報(bào), 2023:1-28.
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展開 軟體機(jī)械臂仿生機(jī)理、驅(qū)動及建模控制研究發(fā)展綜述
軟體機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)、宇航作業(yè)，助老助殘、醫(yī)療康復(fù)，微創(chuàng)手術(shù)，復(fù)雜環(huán)境搜索與探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來引起國內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，并取得一定進(jìn)展，如Festo公司的仿生象鼻機(jī)器人、圣安娜高等學(xué)校研究的仿章魚軟體機(jī)械臂、歐盟資助的“FP7 STIFF-FLOP計(jì)劃”醫(yī)療機(jī)械臂、斯坦福大學(xué)的仿植物“生長型”軟體機(jī)器人等。
章魚臂肌肉結(jié)構(gòu)圖
軟體機(jī)械臂的發(fā)展涉及仿生學(xué)，軟材料科學(xué)和機(jī)器人學(xué)等學(xué)科，目前在柔性材料、機(jī)器人建模與仿真、傳感與控制、多學(xué)科交叉應(yīng)用等方向也面臨諸多挑戰(zhàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的閆繼宏、石培沛、張新彬、趙杰在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》2018年15期發(fā)表的《軟體機(jī)械臂仿生機(jī)理、驅(qū)動及建模控制研究發(fā)展綜述》一文中，將從仿生原理及應(yīng)用、驅(qū)動方式、變剛度方式、建模與控制等方面對軟體機(jī)械臂的近期研究現(xiàn)狀進(jìn)行論述，探討軟體機(jī)械臂技術(shù)研究中的難點(diǎn)、目前存在的問題及未來可能的發(fā)展趨勢。
總結(jié)與展望
軟體機(jī)械臂是軟體機(jī)器人領(lǐng)域的一個重要分支，拓展了傳統(tǒng)機(jī)械臂的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域，其研究涉及材料學(xué)、仿生、機(jī)械設(shè)計(jì)和制造、傳感器技術(shù)等多學(xué)科交叉融合。目前關(guān)于軟體機(jī)械臂的研究主要集中在近幾年，尚處于起步階段，并引起國內(nèi)外諸多學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，其主要驅(qū)動方式包括流體驅(qū)動、線驅(qū)動、PAM驅(qū)動、SMA驅(qū)動和EAP驅(qū)動等；從變剛度方式上看主要有拮抗作用、阻塞及材料相變?nèi)N類型，其中阻塞方式較為容易實(shí)現(xiàn)但需要額外驅(qū)動機(jī)構(gòu)，拮抗作用實(shí)現(xiàn)需要機(jī)構(gòu)的冗余驅(qū)動，相變方式能實(shí)現(xiàn)的剛度最大，但需要額外物理場進(jìn)行控制；從建模和控制上看，主要基于分段常曲率和梁理論等剛性體建模方法對軟體機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)建模，其模型始終不夠精確。
展開 推薦 | Ansys渠道合作伙伴活動4月活動安排
時間：4月10日，9:30-17:00
合作伙伴：上海佳研
地點(diǎn)：上海
費(fèi)用：3,500元/人
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4月10日 | 拿捏輪足機(jī)器人的 “平衡之道” ：從倒立擺理論到仿生控制的進(jìn)階路徑
簡介：無論是波士頓動力的機(jī)器人，還是如今火爆的人形機(jī)器人，其核心控制邏輯都繞不開一個原點(diǎn)——倒立擺系統(tǒng)。本場研討會將帶你深入控制理論的“耶路撒冷”，展示如何利用 Ansys Motion 強(qiáng)大的多體求解能力，完成從一階倒立擺到復(fù)雜機(jī)器狗的控制建模。我們將探討如何通過現(xiàn)代控制理論 LQR，讓輪足的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)絲滑的定速、轉(zhuǎn)彎與定點(diǎn)停車。
時間：4月10日，14:30-15:30
合作伙伴：上海莎益博
地點(diǎn)：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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4月15日 | Ansys LS DYNA 顯式動力學(xué)技術(shù)培訓(xùn)
簡介：了解LS-DYNA解決瞬態(tài)動力學(xué)問題的基本流程，并掌握單元、接觸、材料等技能。
時間：4月15日 ，9:00-17:00
合作伙伴：上海琨欽信息科技
地點(diǎn)：上海
費(fèi)用：4,000元/人
立即預(yù)報(bào)名
4月16日 | Lumerical CML compiler創(chuàng)建緊湊模型庫
簡介：本課程專注于 “Lumerical CML Compiler” 的核心應(yīng)用——如何將高精度的物理器件仿真結(jié)果編譯為標(biāo)準(zhǔn)化的緊湊模型庫（CML），為系統(tǒng)級仿真提供高效、準(zhǔn)確的元件模型。在硅光芯片設(shè)計(jì)中，器件級仿真（FDTD、MODE、DEVICE）能提供精確的光電響應(yīng)，但計(jì)算量大，無法直接用于包含數(shù)十甚至上百個元件的鏈路仿真。緊湊模型（Compact Model）通過數(shù)學(xué)函數(shù)或等效電路近似器件行為，在保證精度的同時大幅提升仿真速度。
展開 【新聞】天洑軟件參加2022年第十四屆控制科學(xué)與工程前沿論壇
王耀南院士則針對“機(jī)器人智能自主控制前沿技術(shù)”探討了五個控制前沿科學(xué)技術(shù)問題及未來展望: 機(jī)器人仿生運(yùn)動控制，機(jī)器人環(huán)境自主感知與理解，機(jī)器人自主視覺控制，機(jī)器人自主學(xué)習(xí)與導(dǎo)航控制和多機(jī)器人自主作業(yè)協(xié)同控制。
天洑軟件首席戰(zhàn)略官劉國威先生在大會上作了題為《智能工業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)維一體化平臺助力中國雙碳數(shù)字化發(fā)展》的報(bào)告，介紹了天洑軟件在控制科學(xué)的前沿進(jìn)展和自動化技術(shù)的最新研究成果：包含智能熱流體仿真軟件AICFD、智能結(jié)構(gòu)仿真軟件AIFEM、智能優(yōu)化軟件AIPOD、智能數(shù)據(jù)建模軟件DTEmpower等。天洑軟件致力于國產(chǎn)化設(shè)計(jì)及運(yùn)維軟件工具的開發(fā)工作，能夠?yàn)楹娇瞻l(fā)動機(jī)領(lǐng)域提供完全自主可控的智能設(shè)計(jì)運(yùn)維一體化解決方案，包括核心算法、行業(yè)應(yīng)用、軟件產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)。天洑軟件融合了專家機(jī)理、基于人工智能的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和AI賦能的工程仿真技術(shù)，提供了完整工具鏈和完整解決方案。天洑的設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化一體化和設(shè)計(jì)運(yùn)維一體化技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在航發(fā)領(lǐng)域，幫助用戶提升設(shè)計(jì)效率和運(yùn)維效率，未來將和用戶進(jìn)一步深度合作，打磨迭代軟件功能，全面助力我國航空發(fā)動機(jī)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。
關(guān)于天洑
南京天洑軟件有限公司為中國智能工業(yè)軟件研發(fā)領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，專注于中國自主知識產(chǎn)權(quán)的智能設(shè)計(jì)、快速仿真、優(yōu)化、運(yùn)維類工業(yè)軟件的研發(fā)。公司成立于2011年5月20日，總部位于南京，在北京、大連、寧波、上海、青島設(shè)有分公司或子公司。
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水下無人系統(tǒng)智能化關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
4.4 水下仿生機(jī)器人智能化關(guān)鍵技術(shù)
當(dāng)前國內(nèi)外開發(fā)的水下仿生機(jī)器人大多采用SMA、IPMC、DE等智能驅(qū)動材料進(jìn)行仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)動驅(qū)動，雖然這些智能驅(qū)動材料能夠較好地模仿水生生物的柔性連續(xù)運(yùn)動，但是普遍存在一些缺點(diǎn)。SMA驅(qū)動頻率低，并且其形狀記憶效應(yīng)與溫度變化相關(guān)，容易受環(huán)境溫度影響；IPMC的驅(qū)動功率小，導(dǎo)致機(jī)器人的游動速度和推力相對較?。籇E需要較大的驅(qū)動電壓，并且需要預(yù)拉伸來發(fā)揮驅(qū)動作用，限制了其在更大水域范圍的應(yīng)用。因此，智能驅(qū)動材料的機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料機(jī)理研究是水下仿生機(jī)器人智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一。需要針對智能驅(qū)動材料進(jìn)行驅(qū)動結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最大限度地提高推進(jìn)速度和效率，并且進(jìn)行材料本身的機(jī)理研究，開發(fā)和應(yīng)用性能更好地智能驅(qū)動材料，使水下仿生機(jī)器人的適用性更廣。
智能仿生運(yùn)動控制技術(shù)也是水下仿生機(jī)器人智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一。不同于以往采用電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人，水下仿生機(jī)器人的運(yùn)動形式多是模擬水生生物的運(yùn)動方式，傳統(tǒng)槳舵的運(yùn)動控制形式并不適用。針對BCF、MDF、JET這三種運(yùn)動方式，需要研究更加高效智能的運(yùn)動控制技術(shù)，使水下仿生機(jī)器人各方面的運(yùn)動性能都更加接近真實(shí)的水生生物，以獲得更好的流體動力學(xué)效果，提升運(yùn)動速度，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動性能的優(yōu)化?；谥袠心Ｊ桨l(fā)生器（Central Pattern Generator，CPG）的控制方法模仿動物節(jié)律運(yùn)動的生物學(xué)控制機(jī)理，可以提高機(jī)器人的運(yùn)動穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性［68］，但目前CPG模型理論基礎(chǔ)仍不完善，并且缺少一個成熟的針對指定運(yùn)動設(shè)計(jì)CPG模型的理論，是智能仿生運(yùn)動控制技術(shù)的重要研究方向。
基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自主決策技術(shù)是水下仿生機(jī)器人智能化的另一個關(guān)鍵技術(shù)。
展開 與全球頂尖科技共赴智能時代之約：2026深圳國際人工智能展會
在特設(shè)的“具身智能演練場”，觀眾將親眼目睹人形機(jī)器人的全能力矩陣——從雙足穩(wěn)健奔跑、靈巧抓取重物，到四足仿生機(jī)器人穿越復(fù)雜地形，再到仿生靈巧手精準(zhǔn)復(fù)刻人類手勢，直觀感受具身智能從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的“奇點(diǎn)時刻”。LG、智元、魔法原子等知名品牌將攜旗艦產(chǎn)品亮相，其中全尺寸人形機(jī)器人將展示450N·m峰值扭矩的協(xié)同輸出能力，高動態(tài)雙足機(jī)器人更能完成連續(xù)倒地起身、下腰等高難度動作，盡顯技術(shù)突破的震撼力。
核心零部件精品專區(qū)則聚焦“卡脖子”技術(shù)突破，集中展示高精密減速器、一體化關(guān)節(jié)模組、高性能磁材等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化成果，讓觀眾近距離了解人形機(jī)器人“關(guān)節(jié)”與“神經(jīng)”的核心奧秘。與此同時，沉浸式互動體驗(yàn)區(qū)將打破科技與大眾的壁壘：戴上外骨骼機(jī)器人感受力量增幅，通過腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)“意念控制”仿生手，體驗(yàn)AI機(jī)械臂現(xiàn)場繪制肖像，甚至能與情感陪伴機(jī)器人進(jìn)行多模態(tài)交互，在觸摸、操控與協(xié)作中，解鎖人機(jī)共生的未來圖景。
展會不止于技術(shù)展示，更搭建起千億級產(chǎn)業(yè)對接橋梁?，F(xiàn)場將組織不少于50場“一對一”精準(zhǔn)供需對接會，聯(lián)動攜千億采購意向金的國內(nèi)外主流采購商，助力參展企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)從“單點(diǎn)創(chuàng)新”到“場景落地”的跨越。同期舉辦的“AI新質(zhì)生產(chǎn)力峰會”更邀院士專家領(lǐng)銜，聚焦AGI發(fā)展、AI倫理治理等前沿課題，為行業(yè)注入頂尖思想動能；“全球投融資對接平臺”則集結(jié)3000+國內(nèi)外基金機(jī)構(gòu)，為優(yōu)質(zhì)科創(chuàng)企業(yè)搭建資本快車道。
從工業(yè)場景的智能調(diào)度機(jī)器人、農(nóng)業(yè)“空陸協(xié)同”無人裝備，到生活場景的AI大廚、情感陪伴機(jī)器人，再到醫(yī)療領(lǐng)域的康復(fù)外骨骼、AI輔助診斷系統(tǒng)，1000+展品將全面覆蓋千行百業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型路徑。無論是企業(yè)尋找技術(shù)合作伙伴、投資者挖掘優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目，還是科技愛好者打卡前沿黑科技，這場跨越春冬兩季的展會都將成為2026年不可錯過的科技坐標(biāo)。
展開 案例分享 | Humanetics和Foretellix聯(lián)合為ADAS和ADS搭建虛擬和物理測試流程
在演示過程中，一組具體測試數(shù)據(jù)發(fā)送到了Humanetics UFO Base（仿生機(jī)器人）控制軟件，然后通過使用UFO基礎(chǔ)腳本（.ubs）轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，Humanetics 測試機(jī)器人（UFO，駕駛機(jī)器人）可以在試驗(yàn)場上執(zhí)行這些測試。一旦開始測試，測試中的數(shù)據(jù)即被發(fā)送回Foretify場景分析面板，以進(jìn)行KPI和覆蓋驅(qū)動分析，與虛擬測試的相關(guān)性以及在不同模擬器上的進(jìn)一步迭代——以提供測試過程進(jìn)度的可視化和可量化的覆蓋率狀態(tài)。
今年5月，這兩家合作公司計(jì)劃在位于北加州康科德的美國汽車協(xié)會GoMentum Station舉行聯(lián)合活動。該活動將包括聯(lián)合工具鏈的現(xiàn)場演示，工具鏈包括Foretellix的Foretify驗(yàn)證和驗(yàn)證平臺及其統(tǒng)一的覆蓋率驅(qū)動驗(yàn)證的儀表板，可與Humanetics 測試機(jī)器人(UFO，駕駛機(jī)器人)聯(lián)合使用。
Humanetics業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁Sanket Mehta表示：“通過這種綜合技術(shù)演示，我們可以在虛擬平臺上創(chuàng)建具有多個參與者（例如機(jī)動車、行人、自行車和其他弱勢道路使用者）的復(fù)雜場景，并將該場景移植到Humanetics機(jī)器人上，以便在試驗(yàn)場進(jìn)行物理測試。此次合作將幫助客戶優(yōu)化測試周期，并通過改善虛擬測試和物理測試之間的數(shù)據(jù)一致性，可以減少運(yùn)行這些重要測試所需的時間和資源?！? Foretellix的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Ziv Binyamini說:“與Humanetics的合作使我們能夠展示如何使用統(tǒng)一的工具鏈在虛擬和物理的不同平臺上生成和執(zhí)行測試，將虛擬和物理測試有效地鏈接起來，并在統(tǒng)一的儀表板中分析所有數(shù)據(jù)。我們相信，統(tǒng)一的測試及驗(yàn)證平臺可以顯示物理和虛擬仿真測試的覆蓋率數(shù)據(jù)，這是汽車行業(yè)尋求提高安全性并確保自動駕駛系統(tǒng)開發(fā)周期更快的重要手段?！?/span>
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