罗自荣教授团队创新成果《仿生与智能机械》：一部机器人机构与仿生学结合得很好的专著

对于机器人的概念业界没有达成广泛一致的定义，从其概念的本源和未来发展趋势来看，可以认为机器人是“机器体能” 和“类人智能” 结合体，这种结合是一种强强结合，即机器人是具有类人智能的机器。

普遍认为，机器人技术已经发展成为一门独立的交叉学科，高度依赖机械、材料、电子、控制、力学、数学、计算机以及人工智能等学科的交叉创新和综合应用，主要研究怎样运用机械装置、传感器、驱动器和计算机来实现人类某些功能——“机器体能” 和“类人智能” 相结合。具体涉及的研究和应用领域包括5 个方面：机械操作、移动、感知、计算机视觉和人工智能。

机器人机构与仿生机械设计的内涵

仿生技术是一项通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制，来改进现有的或创造新的技术系统的技术。机器人技术和仿生技术密不可分，师法自然，人类通过向自然学习创造自动工具和自动机器已有几千年的历史。随着仿生学、机构学、控制理论和计算机技术的发展，“机器体能” 和“类人智能” 不断提升，出现了一些具有优异移动能力的仿生机器人；特别是随着大数据和深度学习技术的发展，近些年出现了围棋脑和驾驶脑，在特定领域的智能程度已经接近于人类。

《仿生与智能机械》系列专著关注的机器人机构与仿生机械

人们普遍认为目前的机器人在体能方面比人类具有明显优势，但在效率和灵活性方面作为机器人的机器远不及人类和生物。机器人机构是机器人最为根本的组成要素，直接决定了机器人的体能：移动和操作能力，也是机器人设计中最具创新和挑战的部分。在更加关注人与自然和谐共生的今天，向大自然学习运动、驱动、能源和控制智慧的仿生机械技术为机器人技术提供了新的设计思路。

仿生与智能机械的发展趋势

在军事、制造等领域，无人化、信息化和智能化成为发展趋势，一方面更加注重机器人和仿生机器人性能的提升和应用，另一方面更加关注人与自然的和谐发展，机器人机构与仿生机械在总体上呈现性能极限化、设计仿生化、制造融合化和应用智能化的发展趋势。（图为国防科技大学研制的四足仿生机器人）

《仿生与智能机械》系列专著是国防科技大学智能科学学院智能机器人与仿生机械研究团队在机器人机构和仿生机械设计方面的成果，主要包括自适应轮式机器人机构、可重构履带式机器人机构、爬行式管道机器人机构、足式机器人机构、跨介质仿生机器人机构和仿人机器人机构等6 个方面的科研创新案例，分为《仿生运动机器人机构》和《野外机器人移动机构》两部。

《仿生与智能机械》系列专著购买

罗自荣, 尚建忠 著

谨以此书缅怀万人计划教学名师、全军优秀教师尚建忠教授！

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仿生与智能机械: 仿生运动机器人机构购买

罗自荣, 尚建忠著

北京: 科学出版社, 2026. 6

ISBN 978-7-03-084021-9

《仿生运动机器人机构》是《仿生与智能机械》系列专著的第一部，按照专题形式组织，主要包括足式仿生机器人机构、跨介质仿生机器人机构、仿人机器人机构等3 个专题，合计6 种机器人创新案例。共分4 章：

• 第1 章总结了机器人机构与仿生机械设计的概念、仿生运动机器人发展现状与趋势。

• 第2 章研究了足式仿生机器人机构，包括液压四足仿生机器人和全向仿生腿双足机器人。

• 第3 章研究了跨介质仿生机器人机构，包括水陆两栖仿生机器人和水空跨介质仿生机器人。

• 第4 章研究了仿人机器人机构，包括外骨骼机器人和仿生机器人手臂。

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仿生与智能机械: 野外机器人移动机构购买

罗自荣, 尚建忠著

北京: 科学出版社, 2026. 7

ISBN 978-7-03-084022-6

《野外机器人移动机构》是《仿生与智能机械》系列专著的第二部，按照专题形式组织，主要包括自适应轮式机器人机构、履带式可重构机器人机构、蠕动爬行式仿生管道机器人机构等3 个专题，共计7 个机器人创新案例。共分4 章：

• 第1 章总结了仿生与智能机械的概念、野外机器人移动机构研究现状、仿生与智能机械的发展趋势。

• 第2 章研究了自适应轮式机器人机构，包括四杆摇臂悬架式机器人机构、六轮自适应越障机器人机构和六轮可重构背包机器人机构。

• 第3 章研究了履带式可重构机器人机构，包括轮履复合变形机器人机构和四连杆变形履带机器人机构。

• 第4 章研究了蠕动爬行式仿生管道机器人机构，包括微小仿生蠕动管道机器人机构和水平井爬行式牵引机器人机构。

书中这些案例全部来自作者研究团队的科研工作和工程实践。为便于理解和交流，每个案例的写作方式与科技论文相似，分为设计背景、原理与结构、模型与计算、原理样机、参考文献几部分。这样安排也可为机器人设计相关的研究论文写作提供参考和借鉴。

撰写本书的主要目的是分享团队在机器人机构和仿生机械设计方面的一些研究工作，起到抛砖引玉的作用，为同行提供参考。同时，可以推广国防科技大学“科研成果进课堂”的教学理念，结合机械原理、机械设计、现代设计方法等机械基础课程的理论和实践教学，创新教学方法与模式，提高机械基础课程的高阶性、创新性和挑战度。

《仿生与智能机械》系列专著是作者和团队在机器人机构和仿生机械设计方面的创新成果，这些机器人机构和仿生系统普遍具有“自适应”“可变”“柔顺” 和“仿生” 等智慧特征，多数成果已经发表在高水平学术期刊上或获国家发明专利授权，是一部机器人机构与仿生学理论和实践结合得很好的专著。希望这部专著的出版，给国内外同行从事机器人和仿生机械研究提供帮助。

胡德文

国防科技大学教授

中国科学院院士

本文摘编自《仿生与智能机械: 仿生运动机器人机构》（罗自荣, 尚建忠著. 北京: 科学出版社, 2026. 6）、《仿生与智能机械: 野外机器人移动机构》（罗自荣, 尚建忠著. 北京: 科学出版社, 2026. 7）的“前言”“序言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-084021-9

ISBN 978-7-03-084022-6

责任编辑：刘信力 杨 然

本书可为从事机器人研究的科研人员提供参考，也可为广大从事机械原理、机械设计、机器人教学的教师提供教学案例。

（本文编辑：刘四旦）

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