P1

Бионика — наука, изучающая принципы организации живых систем для создания новых технических решений

• От греч. bion — “живущий”
• Появилась в 1960-х годах
• Междисциплинарная область: биология + инженерия + информатика

1. Конструктивные решения — структура и материалы
2. Механизмы движения — способы передвижения
3. Сенсорные системы — восприятие окружающего мира
4. Алгоритмы поведения — принятие решений
5. Манипуляторы — захват и обращение с объектами

• Spot — четвероногий робот-собака
• Atlas — гуманоидный робот
• Cheetah — скоростной робот-гепард

• BionicFlyingFox — робот-летучая мышь
• BionicAnt — робот-муравей с коллективным поведением
• BionicKangaroo — энергоэффективный прыгающий робот

Структура:

1. Биологический прототип
2. Используемый принцип
3. Робототехнический аналог
4. Техническая реализация
5. Преимущества и недостатки

Группы:

• Системы передвижения
• Манипуляторы и захваты
• Сенсорные системы
• Алгоритмы поведения

Исследуйте: змеи, пауки, кенгуру, рыбы

Исследуйте: осьминог, хамелеон, клешни рака

Исследуйте: боковая линия рыб, усики насекомых, магниторецепция птиц

Исследуйте: стаи птиц, термиты, навигация пчел

✅ Энергоэффективность — природа оптимизировала решения миллионами лет

✅ Адаптивность — способность приспосабливаться к изменениям

✅ Надежность — отказоустойчивость биологических систем

✅ Многофункциональность — одна система решает множество задач

❌ Сложность воспроизведения — живые системы крайне сложны

❌ Материалы — нет точных аналогов биологических материалов

❌ Энергообеспечение — проблема автономного питания

❌ Масштабируемость — сложность производства

🔬 Мягкая робототехника — роботы из эластичных материалов

🔬 Самовосстанавливающиеся системы — по аналогии с регенерацией

🔬 Нейроморфные чипы — обработка информации как в мозге

🔬 Роевые системы — коллективный интеллект микророботов

• Анатомия и физиология
• Биомеханика
• Этология (поведение животных)

• Механика движения
• Оптика и акустика
• Материаловедение

• Алгоритмы и структуры данных
• Машинное обучение
• Системы управления

Ваша задача:

1. Выберите любое живое существо
2. Определите его уникальную особенность
3. Предложите, как это можно использовать в робототехнике
4. Опишите возможные применения

Время на размышления: 2 минуты

Подготовить мини-доклад (3-5 минут) об одном бионическом роботе:

• Биологический прототип
• Технические решения
• Применение и перспективы

Предложить концепцию собственного бионического робота с описанием:

• Биологический прототип
• Принцип работы
• Область применения

“Природа — это не только источник всех истин, но и живая лаборатория, в которой уже найдены решения многих технических проблем”

Бионика показывает нам:

• Важность междисциплинарного подхода
• Ценность изучения живой природы
• Бесконечность возможностей для инноваций