仿生科技新聞

1、仿生科技新聞科技新聞智能仿生技術(shù)及裝置第1期2006年12月12日目 錄1 .仿生科技新聞12 .智能仿生應(yīng)用 33 .研究機(jī)構(gòu)54 .論文論著系列摘編 6中科院合肥物質(zhì)研究院信息中心 科院國科圖學(xué)科咨詢服務(wù)部1.智能仿生科技新聞模物的組織結(jié)構(gòu)和運行模式的制造系統(tǒng)與制造過程稱為“仿生制 造” (Bionic Manufacturing)o它通過模擬生物器官的自組織、自愈、自增 長與自進(jìn)化等功能，以迅速響應(yīng)市場需求并愛護(hù)自然環(huán)境。仿生制造系統(tǒng)現(xiàn)在已越來越趨向于大規(guī)模、復(fù)雜化、動態(tài)及高度 非線性化。因此，在生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究成果中選取富含對工程技術(shù)有啟 發(fā)作用的內(nèi)容，將這些研究成果同制造科學(xué)結(jié)合起

2、來，建立新的制造模式 和研究新的仿生加工方法，將為制造科學(xué)提供新的研究課題并豐富制造科 學(xué)的內(nèi)涵。止匕外，進(jìn)行與仿生氣械有關(guān)的生物力學(xué)原理研究，將昆蟲運動 仿生研究與微系統(tǒng)的研究相結(jié)合，并開發(fā)出新型智能仿生氣械和結(jié)構(gòu)，將 在軍事、生物醫(yī)學(xué)工程和人工康復(fù)等方面有重要的應(yīng)用前景。目前這方面的研究內(nèi)容有：自生長成形工藝，即在制造過程中仿照生物外形結(jié)構(gòu)的生長過程， 使零件結(jié)構(gòu)最外層各處形狀隨其應(yīng)力值與理想狀態(tài)的差距作自適應(yīng)伸縮直 至中意狀態(tài)為止；又如，將組織工程材料與快速成形制造相結(jié)合，制造生 長單元的框架，在生長單元內(nèi)部注入生長因子，使各生長單元并行生長， 以解決與人體的相容性和與個體的適配性及快速

3、生成的需求，實現(xiàn)人體器 官的人工制造。 仿生設(shè)計和仿生制造系統(tǒng)，即對先進(jìn)制造系統(tǒng)采納生物比喻的 方法進(jìn)行研究，以解決先進(jìn)制造系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)咨詢題。 智能仿生氣械。在那個新材料層出不窮的時代，智能材料也是獨90年代迅速進(jìn)展起來的一類新型智能材料智能材料是二十世紀(jì)領(lǐng) 復(fù) 種 生物成形制造，如采納生物的方法制造微小復(fù)雜零件，開創(chuàng)制 造新工藝。邛前還沒有統(tǒng)一的定義，只是，現(xiàn)有的智能材料的多 So大體來講，智能材料確實是指具有感知環(huán)境(包 括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境）刺激，對之進(jìn)行分析、處理、判定，并采取一定的措 施進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特點的材料。智能材料的構(gòu)想來源于仿生（仿生確實是仿照大自然中生物的一些專

4、門功能制造人類使用的工具，如仿照蜻蜓制造飛機(jī)等等），它的目標(biāo)確實是 想研制出一種材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的“活”的材料。 因此智能材料必須具備感知、驅(qū)動和操縱這三個差不多要素。然而現(xiàn)有的 材料一樣比較單一，難以滿足智能材料的要求，因此智能材料一樣由兩種 或兩種以上的材料復(fù)合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。這就使得智能材料的設(shè)計、 制造、加工和性能結(jié)構(gòu)特點均涉及到了材料學(xué)的最前沿領(lǐng)域，使智能材料 代表了材料科學(xué)的最活躍方面和最先進(jìn)的進(jìn)展方向。2.智能仿生應(yīng)用仿生學(xué)進(jìn)入操縱領(lǐng)域，德國研制成智能化交通操縱系統(tǒng)2006年07月10日電子工業(yè)專輯一工業(yè)操縱不久前，德國科學(xué)家研制出一種初步智能化的交通

5、操縱系統(tǒng)，系統(tǒng)能 夠仿照生物神經(jīng)系統(tǒng)處理視覺信息的方式，來運算分析十字路口的車流量 信息，關(guān)心交通治理部門和諧路況?，F(xiàn)在，交通治理部門統(tǒng)計街道車流量的可行方法是在路面上安裝感應(yīng) 器。但在一條已建成的街道上安裝一個感應(yīng)器不僅耗資龐大，而且只能測 出機(jī)動車數(shù)量，不能獲得車速信息。智能化交通操縱系統(tǒng)恰好克服了這些 缺點，它由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、一般微機(jī)和一塊圖像信息處理板卡組成。數(shù)字?jǐn)z 像機(jī)拍照十字路口的交通狀況，由運算機(jī)對圖象信息進(jìn)行分析評估，所得 結(jié)果能夠傳送給交通操縱中心，也能夠就地處理后，由運算機(jī)直截了當(dāng)指 揮紅綠燈轉(zhuǎn)換。在軟件上，德國科學(xué)家借鑒生物判定選擇視覺信息的方式研究出一種 程序算法。通過這

6、種算法能夠判定出在一定的時刻內(nèi)分不將有多少輛轎車 和卡車會通過十字路口，這些車輛的行駛速度如何，它們在紅燈前等候多 少時刻，并推算出街道的擁擠程度。醫(yī)用智能仿生氣械手將臨床使用2006-9-1由哈醫(yī)大四院與哈工大機(jī)器人研究所共同承擔(dān)的國家自然基金項目一 智能仿生氣械手研究，近日獲得突破性成果，目前已完成樣機(jī)的研制， 并將于今年底投入臨床使用。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士認(rèn)為，該成果具有寬敞的應(yīng)用 前景。課題負(fù)責(zé)人哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬四院副院長孟慶剛教授自20世紀(jì)90年代起就開始了手外傷的系統(tǒng)化治療，先后開展了新式斷指殘端成型術(shù)、 急診局麻下自體斷離組織回植再造手指、異體骨移植的斷指再造等手術(shù)， 并承擔(dān)了黑龍江省

7、衛(wèi)生廳課題項目1項、省教委課題項目2項、省自然基 金課題2項、國家自然基金課題1項等，相繼取得數(shù)個令人矚目的優(yōu)秀成 果。然而，就手外傷的遠(yuǎn)期隨訪結(jié)果來看，由于手部解剖比較精細(xì)，神經(jīng) 血管縱橫交錯，小肌肉遍布全手，致使手部損害的治療要求較高，難度較 大，治療后康復(fù)期長，手完成精細(xì)動作的功能復(fù)原多不理想。如何更好地 促進(jìn)外傷后手的功能復(fù)原至關(guān)重要?？v觀國內(nèi)外醫(yī)療科研領(lǐng)域，目前針對手指的抓握、對掌等精細(xì)動作專 門進(jìn)行訓(xùn)練的康復(fù)器具的研究尚處于空白。2003年，哈醫(yī)大四院副院長、手外科專家孟慶剛教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組與哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所、新 加坡國家醫(yī)學(xué)圖像研究中心共同組成了國際醫(yī)療輔助技術(shù)聯(lián)合研究

8、中心。 通過近兩年的努力，該中心在國內(nèi)領(lǐng)先對手（指）運動進(jìn)行建模、仿真，在進(jìn) 行系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)分析基礎(chǔ)上，研制出手指功能錘煉輔助治療裝置 智能仿生氣械手。該裝置的產(chǎn)生將樹立手指關(guān)節(jié)功能錘煉的新概念， 進(jìn)一步改善手部外傷的治療成效，最大限度的防止手指關(guān)節(jié)功能障礙的發(fā) 生。新型仿生腳“長腦子” 能按照地勢調(diào)劑步子來源：荊楚網(wǎng)（武漢）2006-08-09荊楚網(wǎng)消息（楚天金報綜合消息）美國得克薩斯州一名男子日前裝上一只新型智能仿生腳，這種仿生腳擁有人工智能系統(tǒng)，能按照不同的地勢和地面傾斜度，作出相應(yīng)的反應(yīng)，被稱為擁有“大腦”的仿生腳。得州男子珀杜在一次意外中失去一只腳。最近，他來到當(dāng)?shù)匾患裔t(yī)療中

9、心同意了一次先驅(qū)性手術(shù)，裝上一只擁有“大腦”的仿生腳，成為美國第一個擁有這種智能仿生腳的幸運兒。據(jù)介紹，這種仿生腳裝有由集成電路、發(fā)動機(jī)和芯片組成的人工智能猛焦感器能進(jìn)行自動感知，對不同地勢和地面傾斜度作出反應(yīng),系統(tǒng),自行調(diào)臍嚏彘尊如地在坎坷地面上行走。到了晚上臨睡覺前,使用者還CHINESE f持仿生腳取下，像手機(jī)那樣將它插在插座內(nèi)充電。學(xué)威g圳先進(jìn)技術(shù)研究院設(shè)置智能仿生等 7個研究中心。智能仿生中心的研究領(lǐng)域要緊有智能式機(jī)器人、穿戴式人機(jī)界面、實時快速視頻監(jiān)控系統(tǒng)、.斑砂熊,貼、仿生系統(tǒng)及應(yīng)用研究項目有：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智司穿於鼠，研究中心的研究領(lǐng)域及其項目分不有:集成電子技術(shù)研究中心

10、運算與數(shù)據(jù)模擬研究領(lǐng)域：并行算法設(shè)計、真、應(yīng)用領(lǐng)域并行算法研究，為都市有關(guān)的辨懿rn：工業(yè)使用和大規(guī)模運算與仿真科學(xué)研究提供工具和方法支撐。周密儀器與設(shè)備的設(shè)計制造；機(jī)械設(shè)備和系統(tǒng)的研發(fā)研究項目:生產(chǎn)制造過程的在線監(jiān)控、診斷和操縱;運算機(jī)輔助1、超大規(guī)模動曼制:（CAD/CAE/CAM）;能源使用、能量儲存與傳遞2、超大規(guī)模資:;研究中心!研究領(lǐng)域：原避測項目:知 1 能忖|熱能儲存微結(jié)構(gòu)相變材料 日2、匕藥物制造過程的實時監(jiān)控系統(tǒng)1智能式機(jī)器人，穿戴式人機(jī)界面，實時快速視頻監(jiān)控系統(tǒng),I!汽車智能電子，仿生系統(tǒng)及應(yīng)用I;研究項目：研究中心 人機(jī)交互研究領(lǐng)域：I 1、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)i 2、智能

11、式穿戴門癌:研究中心 汽車電子研究領(lǐng)域：車輛工程領(lǐng)域的能源變換與自動化技術(shù)，混合動力汽電腦輔助醫(yī)學(xué)，醫(yī)學(xué)可視化，醫(yī)學(xué)圖像，虛擬手術(shù)和運算機(jī)圖形學(xué)研究項目:1、虛擬解剖車的能源變換與操縱技術(shù)及汽車電子與智能技術(shù)等研究項目:1 .新能源汽車牽引動力系統(tǒng)2 .汽車底盤與車身電子（電氣）操縱技術(shù)研究中心 集成電子技術(shù)研究領(lǐng)域：射頻/模擬電路技術(shù)研究和芯片的開發(fā)，同時進(jìn)行模擬與數(shù)字電路的集成技術(shù)研究研究項目：1、無線傳感器節(jié)點 SOC （射頻收發(fā)：基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS RF工藝，傳感器：基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝+簡 單后工藝處理，基帶：基于標(biāo)準(zhǔn) CMOS mixed signal工藝）。2、RFID （CMOS

12、 RFID 芯片設(shè)計，RFID應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計）。4.論文論著系列摘編（1）李慧，魏新利，Li Hui , Wei Xinli在“智能仿生技術(shù)研究新進(jìn)展” （科技廣場2005年10期）中綜述了智能仿生技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、人 工智能探究、新材料的開發(fā)、機(jī)械制造及化工領(lǐng)域等方面的新進(jìn)展與前景。美國以后學(xué)家推測，2006年，殘疾人普遍能夠用上人造器官，如； 皮膚、骨骼、血液、關(guān)節(jié)等。智能材料的研究要緊按照仿生學(xué)的方法，采納各種復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)復(fù) 合材料體系的多功能復(fù)合，以實現(xiàn)材料職能化和器件集成化。智能材料研 究尚不成熟，但差不多具備感知、處理和驅(qū)動三個差不多要素。荷蘭 Holl 公司推出一種新型塑料地板

13、，用一種維尼龍和PVC制成的復(fù)合材料，有防腐、抗靜電、防老化、隔熱保濕性，踩上去像羊毛毯。英國也研制出一種 多用途彈性水泥有較強(qiáng)的抗沖擊和折斷能力。中科院化學(xué)所江雷等人也研 制出超疏水和超雙疏納米界面材料。在人工智能方面的智能與仿生技術(shù)相結(jié)合的機(jī)器人。2002年日本本田公司公布的Asimo,能夠明白得人的姿勢和動作并自覺行動。汽車制造行 業(yè)的機(jī)器人已得到人們的普遍贊揚，醫(yī)療康復(fù)中心的機(jī)器人專門好地發(fā)揮 了仿生特點。預(yù)言，21世紀(jì)的機(jī)器人將更豐富多彩，更好地為人服務(wù)。仿生制造發(fā)明的研究，國內(nèi)現(xiàn)在利用生物脫附減阻機(jī)理，重點開展以 農(nóng)業(yè)機(jī)械為典型的地面機(jī)械的仿生脫附減阻研究，進(jìn)展仿生清潔技術(shù)。在化工方面，王一平等人以CTAB （十六烷基三甲基澳化鏤）在液體中 自組裝體為有機(jī)模版，對SiO2無機(jī)分離膜的仿生制備過程進(jìn)行研究，通過 優(yōu)化物料條件制備出SiO2分離膜。南京工大沈樹寶教授主持的“仿生膜生 物反應(yīng)器處理廢水技術(shù)和組合工藝研究”通過專家鑒定，從而表證：新型 生化處理技術(shù)-膜生物反應(yīng)器處理廢水組合技術(shù)已成為當(dāng)今環(huán)保高技術(shù)及裝 備的一個重要研究熱點。20年代80世紀(jì)后，世界各國投巨資進(jìn)行膜生物反 應(yīng)器開發(fā)和利用研究，美國和日本等國已將膜生物反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于中水 道污水或有毒廢水處理。我國需要高膜生物反應(yīng)器數(shù)量十分龐大，由仿生 膜制