Dengxin يان، أستاذ مشارك في جامعة بوردو بالتعاون مع التطبيق العملي، وتقاسم بحثها اختراقات في الحركة الآلية من الروبوتات البيولوجية والجزيئية الحيوية وآخر التطورات.

"العالم الغربي" يجري بقوة في الربع الثاني، ولعب، أدلى العلماء الكترونية استقبال بغض النظر عن الحديث مع الناس أو الإجراءات لا تختلف، حتى أكثر إثارة للخوف هو أن لديهم حتى الوعي الذاتي.

من مسرحية نستمر في الواقع، في مايو من هذا العام، تعرض بوسطن ديناميكس آخر التطورات في الأطلس ذوات القدمين الروبوت، والفيديو، وأطلس وليس فقط يمكن تشغيل الخطوط في البيئة في الهواء الطلق، ولكن أيضا مستقلة عبر العقبات. أطلس التقدم، في حين كبيرة، ولكن لا يمكن إنكار أنه بالمقارنة مع "العالم الغربي" موظف استقبال ذكي للغاية، أطلس هو مثل طفل حديث الولادة.

الرقم: أطلس عبر العقبات

في الوقت الحاضر، والدراسة الأكاديمية من الروبوتات بيوميمتيك إلى أي مرحلة؟ في البحث الروبوت الكترونية، في النهاية وجود ما هي الصعوبات؟ مقارنة مع بلدان أخرى، منها أكثر الأبحاث الرائدة المحلي؟ حول هذه السلسلة من الأسئلة، AI تكنولوجي ريفيو من جامعة بوردو أستاذ مشارك، بيو الروبوتات مختبر مختبر في جامعة بوردو (الحركة الآلية الرئيسية من الروبوتات البيولوجية والجزيئية الحيوية)، أجرى رئيس دنغ Xinyan مقابلة.

وفقا لمقدمة دنغ Xinyan، الروبوت الكترونية هو موضوع متعدد التخصصات، والمشاركة في المواد الميدانية والميكانيكية والكهربائية، والتحكم، والتصميم، والميكانيكا، بالإضافة إلى جانب الأبحاث البيولوجية، مثل الاستشعار الحيوية والتحكم في الحركة. تم استهداف أبحاثهم أساسا على الحشرات الطائرة والطيور، مثل الطيور الطنانة، حمار وحشي فينش، العث، والنحل، الذباب، ذباب الفاكهة وغيرها، يدور البحث حول ترفرف ديناميكيات الطيران جناح مبدأ التحكم في الطيران والهواء متقلب، بالإضافة تشارك أبحاثهم أيضا الأسماك بيوميمتيك، وهناك أيضا البحث منظمة العفو الدولية جنبا إلى جنب مع الروبوتات بيوميمتيك.

على CCF-GAIR 201829 يونيو - 1 يوليو الذي عقد في شنتشن، أستاذ دنغ سيأتي رئيسا للروبوت الدورة الكترونية للجمعية العامة، وعدد من المنظمات المحلية والأجنبية والضيوف المدعوين الروبوتات بيوميمتيك السلطة للقيام التقارير والعروض.

ما يلي هو المقابلة الأصلية:

1. بحث آلية حركة الأبحاث البيولوجية من الروبوت الكترونية ما الترويج؟ كيفية دراسة آلية الحركة البيولوجية التطبيقية لبحوث الروبوت الحيوي؟

A: دراسة آلية الحركة المكافحة البيولوجية يمكن أن تلعب دورا توجيهيا في تصميم وتشغيل الروبوت الكترونية. على سبيل المثال، وأجنحة البيولوجية رفرفة تتبع هناك قانون معين، عن طريق استخراج هذه القوانين يمكن أن تقول لنا هذه العوامل سوف تؤثر على رفع فوري ومتوسط المتولدة عن أجنحة، ويمكن تغيير هذه المعايير لتحقيق التحكم في الرحلة معينة مثل تحوم، إلى الأمام، الاستحواذ، أو التسارع.

عندما يحتاج التطبيق إلى الإشارة إلى أن الروبوت الكترونية هو أن تكون مصدر إلهام لتصميم الروبوت من آلية حركة الكائنات الحية، وليس تقليد أعمى من النموذج. على سبيل المثال، وزوج من الأجنحة ويطير ما مجموعه 12 كبير و 18 العضلات العضلات الصغيرة في تصميم الروبوت لا يمكننا وليس هناك حاجة لتقليد كل الروابط بالسيارة، ودراسة فكيف لتوليد الرفع، وأجنحة تحكم مساره، ل يمكن دراسة العوامل التي تؤثر على مجموعات العضلات الرئيسية، بالتزامن مع هذه الدراسات، تحقيق رحلة تقترب التأثير البيولوجي مع تبسيط تصميم الطائرات.

2. عند إجراء رحلة البحث البيولوجية، وهروب وهروب الطيور والحشرات ما الفرق؟ ويتم تطبيق آلية رحلتهم لأنظمة الطيران، ومزاياها وعيوبها أين؟

A: نفس الرحلة الجناح الخفقان، الديناميكا الهوائية الحشرات والطيور المختلفة، الرئيس السابق يتطلب أجنحة ترفرف التردد العالية، والتي أجنحة ترفرف تردد يمكن أن تكون منخفضة. في نفس الوقت، وأجنحة الطيور بسبب الهيكل العظمي والعضلات، ويمكن أن تأخذ زمام المبادرة لتحقيق تشويه لحظية من أسطح التحكم في الطيران وأجنحة الحشرات لا يتم التحكم بنشاط تشوه. وأخيرا، فإن الحشرات يمكن أن تحوم، ومعظم الطيور الأخرى لا يمكن، فإنها تحتاج إلى سرعة إلى الأمام، والذي يختلف عن كل من الديناميكا الهوائية. الطائر الطنان هو خاص جدا، فهو يجمع بين مزايا الطيور والحشرات، وكلا الجناحين تحكم النشط تشوه، ولكن أيضا كما تحوم في الجو مثل الحشرات. وتجدر الإشارة إلى أن جناحي الطائر الطنان في ترفرف تردد عالية، على غرار الحشرات مثل العث.

هذه الكائنات استخدام المقاييس ومشاهد مختلفة. الحشرات والطيور الطنانة يمكن أن تحوم في مساحة صغيرة والمرونة لتحويل. الطيور الأخرى بسبب الحاجة للسرعة إلى الأمام، فإنه يتطلب رحلة فضائية أكبر. وبالمثل، أيضا مزاياها بالاعتماد على تطبيق السيناريو، في مساحة صغيرة بالقرب من سيناريو سرعة منخفضة، قد تكون إشارة الحشرات الطائرة والطائر الطنان، إذا رغبت في ذلك مسافة الرحلة وسرعة عالية، ويمكن الرجوع إلى الطيور الأخرى.

3. أنت تطوير ترفرف نظم رحلة الجناح حاليا على السيطرة على الاستقرار وهروب ما المستوى الذي يمكن أن تصل؟ ما هي المرجع الرئيسي وراء حركة الكائنات الحية؟

A: نحن في الوقت الراهن تطورا نظام تثبيت موقف طيران يمكن أن تقلع، ورفع، وتحوم، فإننا نشير إلى المخلوقات لديها الطنان والحشرات (الذباب والفراشات والنحل، والذباب، وما إلى ذلك)، ونحن سوف يطير الآلية البيولوجية لهذا النوع يستند البحث المشترك والتطبيق.

4. في تصميم نظام الطيران، بالإضافة إلى اشارة الى حركة الكائنات الحية، والتي تضم أيضا التكنولوجيات الرئيسية؟ من أجل تطوير أنظمة رحلة مستقرة، ما هي الصعوبات الرئيسية؟ العوامل الخارجية مثل الطقس، ووزن الطائرات ومن هذا بكثير نظم رحلة أخرى؟

ج: إن الأسلوب الذي ينطوي على التصميم الميكانيكي (بعد الطباعة 3D)، خوارزميات التحكم في الطيران، وتصميم الدوائر، وشكل الأجنحة وعملية أجنحة تحسين مرونة تصنيع، وأجنحة مسار لحظية تتبع خوارزمية التحكم، تصميم المحرك الكهرومغناطيسي، وبالمواتير المفصلي تعظيم الاستفادة من مرونة وصلابة المشترك، والانصهار استشعار وما شابه ذلك.

هدفنا هو تحقيق السيطرة استشعار ردود الفعل الرحلة الحكم الذاتي: الأول تردد عالية ترفرف أجنحة لتوليد ما يكفي من رفع لرفع الوزن والحمل، ومن ثم تحقيق تتبع لحظية من الأجنحة، وأخيرا تحقيق موقف طيران مستقرة وموقف للروبوت، وكذلك تحوم نقطة ثابتة وتتبع المسار.

أولا، وأجنحة لا يمكن أن يتحقق إذا كان رفرفة تردد لا تحوم والحشرات وهذا هو بالذات البيولوجية الطنان ديناميكية الهواء متقلب مثل هذا القرار، تليها أجنحة تحسين مساره تحققان رفع كافيا للتغلب على الوزن الساكن و الحمل، وتوفير رقابة كافية لجعل هامش التحكم في الطيران، وهناك حاجة الثالثة السيطرة عالية التردد، فضلا عن تصميم الرشيد للخوارزمية التحكم لتحقيق السيطرة على underactuated (underactuated) النظام. نحن بحاجة إلى استخدام اثنين من المحركات (أو من البحث والتطوير للسائقين الكهرومغناطيسية) للسيطرة على ست درجات من الحرية، والرابع الاهتزاز عالية التردد هو نظام خاص صعبة، مثل استخراج والتكامل للإشارة ارتجف استشعار فعال، بالإضافة إلى ذلك هيكل معالجة النظام، والتماثل والتكرار، والتي سوف تؤثر على تأثير التحكم في الطيران.

أن العوامل الخارجية مثل الطائرات ذات الأجنحة ترفرف يكون الطقس على نطاق ضيق، واضطراب الرياح والأمطار والتأثيرات الأخرى. إذا كان اضطراب الخارجي ضمن نطاق معين، والحصانة لا يمكن أن يتحقق، على سبيل المثال، وجدنا مؤخرا موضوع الخفقان رحلة الجناح نفسه لديه وظيفة تدخل الرياح الطبيعية، والتحقق من النتائج الحالية التي لاحظنا هجرة الفراشات الملك في الاضطرابات الجوية طبقة أداء الطيران. وجد الزملاء البحوث المختبرية أيضا أن مقاومة للماء من أجنحة البعوض حتى يتمكنوا من ضرب قطرات المطر عندما لا يتم الأجنحة تتأثر كثيرا. ثانيا، من وجهة نظر من التحدث أمام تحكم النشط، ضمن نطاق معين ليكون اضطراب خارجي عن طريق التحكم في مكافحة قوية. بطبيعة الحال، إذا الرياح والأمطار الغزيرة إلى حد معين، والطائرات لا يمكن أن تطير. في يوم عاصف والأمطار الغزيرة، يمكن الهواء الطلق لا يرى تحليق الطيور والحشرات.

وزن الطائرة هو أهم العوامل نظر مهمة، ويمكن تحقيق تحوم السبب رحلة أورنيثوبتر لماذا هناك تحديا كبيرا، لأن الحاجة إلى توليد ما يكفي من رفع لرفع الوزن والتغلب على ثقل الحمل، بالإضافة إلى الحاجة إلى النظر في ذلك أي أجزاء حجم والوزن، وهي مشكلة في تصميم أي آلية مراقبة إضافية للنظر فيها. وسائل زيادة السيطرة (مثل أجهزة المحركات) تحسين أثر سيطرة النظام تحت القرص، ولكن أيضا يزيد من الوزن، لذلك هذه مشكلة التوازن. بشكل عام، ونحن نستخدم أبسط وأكثر خفيفة الوزن تصميم لأقصى رفع والاستقرار التحكم في الطيران مرنة.

5. ورقتين نشرت في ICRA2017 المتعلقة المتعلقة الروبوت الطائر الطنان (التصميم الأمثل ونظام تكامل الطائر الطنان الروبوتية، هندسية من الطائر الطنان الروبوتية تحوم التحكم في الطيران)، وتاريخ كيف الروبوت الطائر الطنان، الذي يستمد الطيور التي الميزة؟ وتركز الأبحاث كنت الروبوت الطائر الطنان في أي اتجاه؟

الرقم: الطائر الطنان

A: الطائر الطنان الروبوت أقرب تعود إلى الولايات المتحدة بين عامي 2006-2011 شركة Aerovironment نجحت في تطوير وزنها 19 غراما، 16.5 سم طول الجناح، الجناح ترفرف تردد 30HZ الكترونية الطائرات الخفقان الجناحين Nanohummingbird، هذه الطائرة عن طريق التحكم عن بعد، يمكن تحوم تحقيق، وهروب إلى الأمام وشقلبة. تم تصميم Nanohummingbird لدفع زوج من الأجنحة إلى جانب أن المحرك لتوليد الترددات العالية رفرفة رفع بما فيه الكفاية، ثم إضافة المؤازرة (سيرفو) يغير القوس الفرق زاوية على جانبي الأجنحة لتحقيق التحكم في الطيران. في السنوات الأخيرة، واثنين أو ثلاثة مختبرات نسخ بنجاح هذا التصميم.

رسم الطيور تتميز تعتمد على زوج واحد من الأجنحة ترفرف التحكم في الطيران الجناح، لا الذيل. تخيل نفس الطائر الطنان يمكن أن تحوم، والتي يجب أن يتحقق عن طريق تردد بما فيه الكفاية عالية ترفرف.

الخفقان رحلة الجناح أكبر ميزة هو الحركة والمرونة، وهي عبارة عن أجنحة من المسار التفاضلية لتحقيقه. لكي تعكس مزايا فريدة الرحلة الخفقان الجناحين، وتؤخذ الروبوتات الطائر الطنان أو الحشرات الروبوتية في مختبرنا على جانبي الأجنحة مدفوعة بشكل مستقل وتسيطر بشكل مستقل. ميزة أخرى هي لدينا مصممة خصيصا لتحقيق عالية التردد الرنين الكهرومغناطيسي ترفرف نظام محرك الجناح، والتعب التحمل أورنيثوبتر النظام الخاص.

6. وفي الورقة الأولى التي قمت بها على نظام التحسين وتصميم دمج الطنان الروبوت، ومدى فعالية؟

A: لمصغرة رحلة النظم والنظم الفرعية والمكونات ولكل وفعالة ضوء، ونظام التحسين الشامل أمر صعب، لأن هناك تفاعلات بين كل عنصر من العناصر، ولا سيما آلية محرك ودائرة البطارية. وآلية محرك الأقراص أثناء الجناح ترفرف وخاصة جدا، لدينا وسيلة يجمع بين تصميم محرك فريدة من نوعها وتعظيم الاستفادة من النظام برمته، إلى تحسن كبير في نسبة الوزن L (نسبة الرفع والوزن)، والتحسين التقليدي للمكونات الفردية لا يمكن إلى تحقيقه. نتائج نستخدم ثلاثة FMAV على أساس تصاميم مختلفة والأمثل لتحقيق الإقلاع، تحوم، واستقرار الموقف.

7. وفي الورقة الثانية، الطائر الطنان الروبوتات التحكم في الطيران إلى أي مدى، التكنولوجيا الرئيسية وصعوبة ماذا؟

A: ترفرف نظام جناح صغير، وآلية رفع توليد مجمع، غير الخطية للغاية وغير مؤكد. الأجنحة الهوائية ومع الدورية وصدمة مقاومة قوية، والتي هي على حد سواء ترفرف مزايا الجناح، كما أنها تجلب تحديات للتحكم في الطيران. لدينا الاستخدام الفعال لهذه السيطرة خوارزمية الخصائص الهندسية للنظام، والسيطرة المباشرة من غير الخطية، وتحسين فعالية ودقة التحكم ومجموعة تعمل، لتجنب عيوب الطرق التقليدية في الاعتماد الخطي. يتم تحقيق النتائج التجريبية الهندسة غير الخطية للمتقاربة في الجهاز، وبالتالي تحقيق السيطرة مستقرة الموقف.

8. الخواص الميكانيكية كيف الكترونية من الأسماك التي أجريتها؟ في عملية التنمية، ما هي الصعوبات التي يجب التغلب عليها؟

A: بالنسبة للأسماك الروبوتية، ليست هناك حاجة للنظر في خطورة المشكلة (في الطفو المياه والجاذبية يمكن أن تصمم لتحقيق التوازن)، ولذا فإننا سوف الكترونية محركات السمك، وأجهزة الاستشعار، والبطاريات، وحققت الكاميرات التكامل. في الوقت الراهن، فقد اثنين من الزعانف الجانبية وزعنفة الذيل، ويمكن تتبع بشكل مستقل كائن بسيط.

وقد بلغ 9. الروبوت الكترونية حاليا (الروبوت الطائر الطنان، والحشرات، والأسماك، والآلات، الخ) تكنولوجيا أي مستوى؟ من أجل خلق كما مرنة قدر أكثر مرونة من الحيوان أو الحيوانات الروبوت الكترونية، ما هي الصعوبات لا تزال موجودة؟

A: الروبوت الكترونية هناك بالفعل العديد من التطورات والفاكهة.

تحلق مثل Nanohummingbird وهارفارد Robobee Aerovironment هما أمثلة نموذجية.

تحت الروبوت الأسماك في وقت مبكر من منتصف التسعينات MIT Robotuna البداية، بعد ظهور عدد متزايد من تصميم ناجح.

الروبوت رباعية الأرجل على الأرض الأكثر شيوعا هو بوسطن ديناميكس الكلب الروبوت.

الرقم: بوسطن ديناميكس روبوت الكلب

الزواحف، بما في ذلك ثعبان مثل الروبوت، الصراصير الروبوت، في حين أن هناك العديد من أبو بريص الروبوت.

للروبوت الطيران، والحاجة الحالية إلى عنوان هو أن ندرك رحلة مستقلة مع ردود الفعل الاستشعار، والنظر في محرك الجهد واستهلاك الطاقة، وهلم جرا.

وبالنسبة للنظام لأنه يتطلب درجة عالية جدا من المرونة، مما يعني أن متطلبات التحكم في الطيران سوف تكون عالية جدا. يجب أن يكون اليسار وأنظمة الطيران اليمين متناظرة جدا، فإن النظام يمكن تحقيق نتائج الرحلة تحتاج إلى مزيد من التحسين.

نظرا للطبيعة الخاصة لهذا النوع من التحدي مخصصة الروبوت، ومختبر الجامعة، التي نواجهها هو أن بعض معدات الاختبار كبيرة أو خاصة لا يمكن مجاراتها، بالإضافة إلى أجزاء 3D المطبوعة، وأجزاء كثيرة هي من المعالجة اليدوية والرصاص مشاكل طبيعية إلى جزء تشكيله. في بعض الأحيان، على عكس القطاع الصناعي ومختبر، يمكننا أن نجعل معايير دقيقة جدا. وتوحيد مكونات وأنظمة متكاملة للتحكم في الطيران لديها تأثير تحسنت كثيرا.

10. ما هي التطبيق العملي لهذه الروبوتات بيوميمتيك و؟ كيف في آفاق المستقبل؟

A: الطائر الروبوت الكترونية صغيرة الحجم، تحوم، مع الحركة والمرونة، وهذه الميزات تجعل من مناسبة للمساحات الصغيرة والداخلية، يمكنهم استخدام مشهد خاص تحت الأنقاض بعد الزلزال، مكان الحريق، ومناطق الإشعاع تحت البحث والإنقاذ والتحقيق. ويمكن أيضا الروبوتات الكترونية على الأرض أن تستخدم لمجموعة متنوعة من التضاريس وفي مساحة ضيقة تحت الأرض. وROBOFISH المياه يمكن مسح حطام السفن والماء والبيئة، وعلى سبيل المثال، ونحن حاليا استخدام بالمحركات الأسماك الكترونية الذاتي المتقدمة في وقت التشغيل يمكن أن يتم هادئة جدا، وليس مثل المروحة حتى صاخبة.

سواء البحر والبر والجو، الروبوت الكترونية يتمتع بآفاق واسعة التطبيق. والدافع خاصية بيولوجية للرد بالمثل، وخصائص نظام محرك المروحة التقليدية مفتعلة. وهو ما ينطبق نسبيا عالية السرعة والمسافة طويلة، والسابق هو أكثر ملاءمة لمساحة صغيرة للمشاهد المرونة تطلبا. كما تقدم التكنولوجيا، وسيتم تطبيق مستقبل الروبوت الكترونية للعديد من المناسبات الخاصة والروبوتات واسعة النطاق التقليدية والطائرات لا يمكن أن تنتظر للفضاء.

11. لقد ذكرت أن في عام 2017، واستخدام بحوث الذكاء الاصطناعي في مجال الروبوت المتحرك لا يزال فارغة نسبيا، والروبوت المتحرك الساخنة الحالي مع الذكاء الاصطناعي التي المنعطف؟ هل لديك البحوث ذات الصلة؟

A: أنا فقط ICRA2018 الوراء، والآن هناك المزيد والمزيد من الروبوت المتحرك في المختبر والخوارزميات AI مجتمعة. على الرغم من أن سيارة بدون سائق هو مثال نموذجي من مزيج من الروبوت المتحرك مع الذكاء الاصطناعي، ولكن بالإضافة إلى من دون طيار، في الوقت الراهن الذكاء الاصطناعي الأكثر استخداما على نطاق واسع أو أن الرؤية ومعالجة الصور. في الواقع، وجميع أنواع الروبوت المتحرك (رحلة والأرض وتحت الماء، وما إلى ذلك) لديها مزيج من الذكاء الاصطناعي وامكانات كبيرة. خصوصا الروبوت الكترونية نفسها يمكن الجمع في اتجاهات عديدة مع منظمة العفو الدولية. هناك عدة مختبرات في آلة التعلم والقيام السيطرة مناور الجمع بين العمل، مثل تعزيز التعلم والتقليد خوارزميات تعلم كيفية التعلم واختيار ومكان وظيفة تدريب الذراع الروبوتية. مختبرنا هناك العديد من المشاريع البحثية في مجال الروبوتات والتوجيه AI، واحدة منها هو تدريب مع البيانات البيولوجية والجزيئية الحيوية رحلة الروبوت (موقف والموقف من الجسم والأجنحة المسارات، وما إلى ذلك) جنبا إلى جنب مع آلة التعلم وتحسين تأثير الروبوتات التحكم في الطيران الطائر الطنان والقدرة على التكيف بسرعة مع التغيرات في البيئة والمعلمات الخاصة بهم.

12. في رأيك، الروبوتات بيوميمتيك حاليا في البلاد التي هي أكثر تقدما البحوث ديك؟

A: بالمقارنة مع مختلف روبوت الكترونية الأجنبية التي سبق ذكرها، والبحوث التي في هذه المنطقة من البلاد في وقت لاحق من ذلك بقليل، ولكن هناك نموا كبيرا في السنوات الأخيرة. الأسماك المحلية مثل جامعة بكين وآلات آلات الجنوبية زغة يحققون نجاحا باهرا وقيادة سبيل المثال، بالإضافة إلى العديد من أحدث نتائج مختبرات أخرى، ليس هناك واحد من مثال واحد.

بعد قراءة المقابلة المذكورة أعلاه، لا بد للجميع الحصول على مزيد من المعرفة والفهم من الروبوتات بيوميمتيك. هذا العام، الأستاذ دينق كما CCF-GAIR مشرف للروبوت الجمعية العامة الكترونية، ودعوة الخبراء وأساتذة الجامعات المعروفة في الداخل والخارج جاء إلى هذا المنتدى، تسليط الضوء على أحدث الأبحاث العلمية في هذا المجال. وقالت ان المنتدى تنطوي الروبوتات بيوميمتيك الميكروسكيل، تحت الماء الروبوتات، والزواحف عدة اتجاهات الروبوتات، الروبوتات الطائرة.

مرحبا بكم في موقع CCF-GAIR عام 2018، فضلا عن تبادل والخبراء الأستاذ دينق والعلماء في الموقع. وسوف نقدم أيضا عددا من أوراق بقيمة 3999 يوان تذاكر CCF-GAIR 2018 الجمعية العامة لطلاب الجامعات. لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة: الرعاية | زملاء الدراسة، ولدي يستحق تذكرة $ 3999 GAIR أريد أن أقدم لكم