纳米机器人
纳米机器人研究进展
关键词：纳米机器人开发应用危险
摘要：介绍了纳米机器人的开发过程，主要介绍了纳米机器人在各领域中的应用已经给人们带来的好处。同时也陈述了中国在纳米机器人方面的研究进展，最后讲了纳米机器人会带来的危险。
引言纳米机器人是纳米技术中引人注目的研究课题之一。利用原子和分子直接组装成纳米机器人不但速度、效率比常规机器人高,而且其应用范围广,功能特殊。制造纳米机器人可节约材料和降低污染程度,这是现有机器人的制造所无法比拟的。采用纳米大分子“生物部件”与小分子无机物晶体结构组合,以及纳米电子学控制装配成的纳米机器人,其电脑是一台纳米计算机,而它的身体能进行自我复制。纳米机器人的诞生将会给人类科技带来深刻的革命。
1.纳米机器人的定义
“纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计，开发“在体”（in vivo）或“湿”的生物计算机或细胞机器人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。
2 纳米机器人开发一瞥
早在1990年,美国贝尔实验室就成功地制造出了极其微小的纳米机器人。这种只有跳蚤般大小的机器人由许多齿轮等零件、涡轮机及微电脑组成,其零件小得犹如空气中漂浮的尘埃。该纳米机器人一亮相,就引起了人们极大的兴趣。不久后,美国犹他大学和加
州大学也先后制出了几种极其微小的纳米电机。2000年,美国波士顿大学又制造出了一种世界上最小的分子马达。该马达仅由78个原子组成。几乎同时,日本和荷兰也研制出另一种用太阳能驱动的分子马达,它能在光的照射下连续不断地旋转。分子马达是纳米机器人的核心部件,它可为未来的分子机械提供动力,为今后开发及研制微小的分子机械奠定一定的基础。2000年2月,日本东京大学宣布,他们在世界上首次研制成功可以自由控制转速的分子齿轮。该分子齿轮的结构由两个直径约为1nm的卟啉分子夹着一个直径约为011nm的金属离子组成。
美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下,制造出了另一种分子马达。这种微马达以三磷酸腺苷酶为基础,依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子三磷酸腺苷(ATP)作为能源,再把由金属镍制成的螺旋桨连接到三磷酸腺苷酶分子中轴上,制造了400个分子马达。当它们被浸入ATP溶液中后,其中有5个转动了起来,转速达到8 r/ s。这种分子马达只有在显微镜下才能被观察到。分子马达的潜在应用价值非常巨大,如果在分子上嫁接其他零部件,可以制造出其他纳米机器———例如可探测有害化学物质的纳米传感器,当被有害物质激活后,这种传感器内的马达就打开阀门释放出可见的物质信号。
自1990年以后的10年中,科学家们已经成功地制造出了纳米齿轮、纳米轴承、纳米喷嘴、纳米传感器等纳米机械及机电零器件,而且还发明了纳米发动机和纳米执行机构。如将这些纳米零器件和发动机等执行机构组装起来,就可以构成人类梦寐以求的实用微型系统。例如,日本丰田汽车公司用微型部件制造了一辆只有1粒米那么大的能开动的微型汽车;东京大学用硅材料制造了1只微型仿生昆虫,这种微型昆虫已经能够飞行数厘米,将来有望应用于军事目的。美国贝尔实验室认为,微型机械的物理特性使其相当可靠,而且坚固耐用。微型电子机
械技术是科学家研制纳米机械的一个突破口。该技术可以将100万个极小的器件集成在一块硅片上,类似于制成集成电路,这就使得人们制造纳米机器(人)成为可能,并可以大幅度降低生产成本。
早在2000年2月20日,科学家在美国举行的科学促进年会上宣告,尺寸为分子般大小,厚度只有1根头发丝的几百分之一的纳米机械装置将在今后数年内投入实际使用。
荣烈润《纳米机器人浅谈》机电一体化 2007年 01期
3.纳米机器人的应用
3. 1 纳米机器人在医学中的应用
纳米技术可以在3个方面与医学相结合:
(1) 高灵敏度、精确的生物纳米结构与特性的探
测技术,如疾病早期诊断的纳米传感器系统;
(2) 治疗药物的纳米化以及新型药剂学的发展;
(3) 结合微创医疗的精细治疗手术,如血管内的
纳米机器人手术等。
纳米技术的发展将使未来的医学进入超微时代,而纳米技术在医学领域的应用将开始形成一门新兴的应用科学———纳米医学。
纳米技术与仿生学结合研制的纳米医用机器人将会给人类医学带来巨大的变革。不久前,美国纽约大学研制出1台纳米机器人,该机器人的手臂是用两个DNA分子制作的,可以自如地在固定的位置间旋转。最近,瑞典也研制出1台纳米医用机器人,该机器人的手臂、肘部和腕部均十分灵活,且有2 ～4个十分灵巧的手指。
纳米医用机器人可以遨游于人体内,能在血液和细胞介质中工作,也能在血管中游走。因此,它们可以用来捕捉和移动单个细胞,也可以用来清除血管壁甚至心脏动脉上的脂肪沉积物,激发血细胞的活性,完成医生不能完成的血管修补等“细活”。纳米医用机器人也可以进入人体组织的间隙里清除病毒细菌或癌细胞,甚至可以代替外科手术,修复心脏、大脑和其他器官等,并可作整容手术。在不久的将来,被视为当今疑难病症的艾滋病、高血压、癌症等都将迎刃而解。纳米医用机器人可在人体血管中穿行,可以准确地探测到病变发生的位置,并且可以针对单个的病变细胞释放精确剂量的药物,将药物的副作用降到最低程度,以达到最快最佳的疗效;同时,可以探测人体内化学和生物化学成分的变化,适时地释放药物及人体所需的微量物质,改善人体的健康状况。这将是21世纪内科疾病治疗的革命。当然,它们也可以用来对人体进行定期的健康检查。
根据分析,目前应用纳米机器人治疗的疾病主要有以下几个方面:动脉粥样硬化的治疗;血栓和栓塞的治疗;肝、肾结石的治疗;痛风的治疗;烧伤和创伤的清除;清除寄生虫;清除或者摧毁肺脏等处的焦油;自身组织的构建和修复。
在这里应特别提出,有人预测,通过使用纳米材料,引入生物技术特别是牙科纳米机器人,纳米牙科将是可能实现的。在今后的10～20年内,第一个牙科用纳米机器人将被制造出来;这种装置可以精确地控制牙痛,并在1次门诊中就实现用组织培养的整体牙进行换牙治疗,或者在纳米尺度上迅速精确地实现牙组织的修复。这意味着临床上可以通过使用牙科机器人,使修复或交换的牙组织与自然生长的一样,或实现永久的脱敏,或在1次门诊中就完成正牙疗,或通过共价结合镶上宝石般的珐琅质,或长久地保持口腔卫生。
虽然纳米医学问世不久,但其发展的巨大潜力已经明示在我们的面前。应用纳米技术这把微观世界的钥匙,打开疾病奥秘大门的日子已经不会太遥远了。
刘林森《纳米机器人：疾病克星健康卫士》中国社会报 2007.8.24 B04版
3. 2 纳米机器人在军事领域中的应用
未来的军事力量及未来的战争都将越来越取决于一个国家在新式武器研发中科学技术的含量。那种完全依靠人海战术的战争将一去永不复返。
军用纳米机器人,俗称为“蚂蚁士兵”,是一种比蚂蚁还要小的靠太阳能电波驱动的具有惊人破坏力的机器人。它们可以通过多种途径潜入敌方的军事要害部门(司令部、兵工厂、元首办公室和秘密基地等)开展侦
察活动,甚至直接攻击目标。比如,用特种炸药引爆目标,破坏敌方的电子设备与电脑网络(如使其短路毁坏) ,施放各种化学制剂(如使金属变脆、油料凝固,或使敌方人员神经麻痹失去战斗力) ,甚至埋设微型地雷和充当爆破手。这种纳米机器人还可以充当潜伏特务,隐藏在主机设备中可以长达数十年之久;平时相安无事,无声无息,一旦战事爆发,通过微型遥控装置可以诱发它们群起而攻之,迅速破坏敌方作战系统。
美国桑迪亚国家实验室正在研制数厘米到数毫米大小的昆虫机器人,将主要用于侦察敌方的储藏核武器和生物化学武器的设施,以生产工厂的内部情况。由于这种微型昆虫机器人体积很小,通常只具有一种探测能力,因而需要大量部署具有分析判断能力的各种昆虫机器人,并通过综合各自传送来的数据,以确定侦察的目标是生物化学武器工厂还是肥料工厂。美国洛克希德—马丁公司正在研制中的全长约20cm的微型侦察机器人,可以作为士兵的“眼睛”在50m的上空收集各种情报。它探测到的情报和数据可以很快地被送往士兵所携带的膝上型个人计算机或者护目镜上,士兵可以一边看鸟瞰图,一边继续战斗。另外,该公司还在对研制的像海鸥那样大小的侦察机器人进行试验;结果表明,这种微型侦察机器人的性能与无人驾驶侦察机不相上下。
荣烈润《纳米机器人浅谈》机电一体化 2007年 01期
3.3 生活在虚拟的环境中
预计到2 1 世纪3 0 年代, 人类将能够了解大脑中超细微部分的构造和功能, 也能够在相当先进的神经计算机中再造这些设计。到那个时候, 计算机不仅大大超过人脑的计算能力,还有人类的复杂而丰富的技能, 和超过人类的速度、精确性和知识分享能力。
不久的将来, “纳米机器人”技术将提供身临其境而令人信服的虚拟现实。将“纳米机器人”放在连接来自所有感觉器官( 即眼睛、耳朵、皮肤) 的每一个神经元间连接的位置, 它就能够抑制所有来自真实感官的信息, 并以虚拟环境的适当信号来替代它们。科学家预计,利用上述技术, 人类将进入一个虚拟现实环境。植入人体的“纳米机器人”将产生替代真实感觉的感官信息流, 于是创造出一个身临其境的虚拟环境, 它将对处于这一环境中人们自己的( 以及其他人的) 虚拟身体的行动作出反应。
这一技术的应用, 将使我们能够与其他人( 或者模拟的人) 一起进行虚拟现实的体验, 而无须在人脑中事先置入任何设备。不仅如此, 这种虚拟现实将与现实一样真实而精细, 你无须给朋友打电话, 就能与之相聚在巴黎的咖啡馆, 或者一同漫步在虚拟的地中海海滩。
3.4 在网络上获得新知识
今天, 我们的大脑设计方式相对固定。当我们学习的时候, 尽管我们的确增加了神经元间连接和神经递质集中的构架, 而人脑的总能力却高度受到限制, 局限于仅1 0 0 万亿个连接。如果“纳米机器人”技术得以普及, 大脑移植芯片将大大地扩展我们的记忆, 从而大大改善人类所有的感官、模式识别以及认知能力。
科学家早已利用外科手术置入神经移植芯片的方法来治疗耳聋和帕金森氏症一类疾病。到2 0 3 0 年, “纳米机器人”可以通过注射, 甚至是吞服的办法轻易植入, 它们将具有编
程能力, 能够一会儿提供虚拟现实, 一会儿又作为一系列大脑的伸展。也许最重要的是, 它们将大量分布整个大脑, 占据数十亿或者是数万亿个位置。
林森《纳米机器人将造就新人类》科技日报 2002-02-06 007版
4.中国纳米机器人显奇功
中国人也可以像摆棋子一样摆弄原子了。记者从中科院获悉，一台能够在纳米尺度上操作的机器人系统样机由中国科学院沈阳自动化所研制成功，并通过了国家“863”自动化领域智能机器人专家组的验收。在一个演示中，沈阳自动化所的研究人员操纵“纳米微操作机器人”，在一块硅基片上１×２μｍ的区域上清晰刻出“ＳＩＡ”三个英文字母（沈阳自动化所的缩写）；另一个演示显示，在一个５×５μｍ的硅基片上，操作者将一个４μｍ长、100ｎｍ（纳米）粗细的碳纳米管准确移动到一个刻好的沟槽里。
纳米微操作机器人在10×10微米的基片上刻出的字样
测试显示，在刻画操作中，这台纳米微操作机器人在512个像素宽度的显示区域里，重复定位误差小于５个像素，精度达１％以上；在移动纳米碳管的操作中，重复定位精度达到30ｎｍ；而在基于路标的定位测试中，其定位误差小于4ｎｍ。专家解释，一纳米（１ｎｍ）是10－９米，大约等于十个氩原子并列成一条直线的长度。在纳米尺度上的操作，被称为“纳米微操作”，是纳米技术的重要内容，其目的是在纳米尺度上按人的意愿对纳米材料实现移动、整形、刻画以及装配等工作。纳米微操作始于上世纪80年代，ＩＢＭ的科学家1989年利用扫描式隧道显微镜（ＳＴＭ）操作35个氙原子在镍金属表面拼出Ｉ－Ｂ－Ｍ三个字母，成为轰动世界的新闻，开了纳米微操作先河。从此，纳米操作技术作为一个重要的战略发展方向吸引各国竞相展开研究。该项目研究人员介绍，这台机器人系统在纳米尺度下的系统建模方法、三维纳观力获取与感知及误差分析与补偿方面有很多突破与创新，都达到世界先进水平。据介绍，这种纳米微操作机器人可广泛应用于纳米科学实验研究、生物工程与医学实验研究、微纳米科研教学等领域。如生物学研究领域中，使用纳米微操作机器人可完成对细胞染色体的切割操作；也可在ＤＮＡ或分子水平上进行生化检测及病理、生理测试实验研究。此外这种机器人在ＩＣ工业中纳米器件的装配与加工方面也有良好的应用前景，如可以利用它操作纳米微粒，装配微／纳米电子器件，甚至复杂的纳米电路。这意味着，未来利用纳米电路制成的电脑和家用电器，可以“想要它有多小，就能做多小”，甚至可以“塞进牙缝”；而未来利用纳米操作技术制作的微型机器人，也可以钻入人体替病人疏通血管，或在肉眼看不见的微观世界里，完成人们自己不可能完成的任务。
物理学家总是模拟生物学原理制作各种灵巧的机器，这就是仿生学。仿生学是生物物理学的一个分支学科，它按照生物学原理提出设计原型，制造用于特殊目的的“功能器件”。
“纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。目前涉及的内容可归纳为以下三个方面：
1、在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。
2、在纳米尺度上获得生命信息，例如，利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等。
3、纳米机器人的研制。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的ＤＮＡ，或把正常的ＤＮＡ安装在基因中，使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，第三代纳米机器人将包含有纳米计算
机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
5.纳米机器人的潜在危险
每一种新技术的出现，似乎都包涵着无限可能。这项技术才刚刚开始，要达到最普遍的应用，至少还要再等20或30年。技术的未来如何？已经成为许多科学家思索的问题。有科学家预言：地球在未来200年内将面临十大迫在眉睫的灾难，人类能够幸免的机会只有50%。其中一大灾难，就是纳米机器人。
未来，这些机器人以数亿计的数量使用。它们将大量分布在整个世界，占据数十亿或者是数万亿个位置。人们担心能够进行自我复制的纳米机器人，如果失去控制，开始疯狂地复制自身怎么办？在失去控制的纳米机器人眼里，所有的物质都是一样的，都是一堆原子。它们不仅可以把岩石拆开，组装成纳米机器人，也可以把机器、大桥、高楼大厦拆开，还可以把所有的动植物和人拆开组装成纳米机器人。
我们的皮肤能够挡住微生物，但不一定能挡住纳米机器人。我们的免疫系统可以杀死微生物，但不一定能杀死纳米机器人。纳米机器人和所有的生物都不一样，它们在没有水、矿物质或者没有空气的地方也可以自我复制，所以这种自复制带来的指数增长不会因为这些条件而停止下来。
瞬间，地球上除了纳米机器人之外就什么也没有了。
那到什么时候才会停止呢？一直到所有的原料都消耗殆尽为止，包括地球上所有的有机物和无机物。这种毁灭不仅是人类的毁灭，也是所有生物进化成
果的毁灭，可能也是地球的毁灭。
未来究竟会怎样，任何结论似乎都还太早。事实上，纳米机器人的危险可能要大于它的益处，但是，仅仅这些利益就已经太具诱惑力了—人体将会有一个纳米技术免疫系统，这个系统中纳米机器人警察将不断地把那些不怀好意的病菌剿杀。
李营营《纳米机器人》互联网周刊 2009年 06期
结束语：
很显然, “纳米机器人”的出现将可能涉及到法律、伦理甚至政治问题。说到这里, 你也许会问: 究竟计算机是否将比人更聪明? 回答要看你如何给二者定义。科学家说, 到了21 世纪下半叶, 将人同电脑绝对而清楚地区分开来将变得毫无意义。一方面, 人类将拥有经过“纳米机器人”技术大大扩展了的生物大脑。另一方面, 人们将拥有纯粹的非生物大脑,后者是功能大大增强了的人类大脑的复制品。毫无疑问, 有了经过功能改善的大脑, 我们将创造出无数与“纳米机器人”技术融合的更新的技术。届时, 人类将进入一个新天地, 他们当然不是神仙, 但却是地道的新人类。
林森《纳米机器人将造就新人类》科技日报 2002-02-06 007版
参考文献:
[1] 荣烈润《纳米机器人浅谈》机电一体化 2007年 01期
[2] 刘林森《纳米机器人：疾病克星健康卫士》中国社会报 2007.8.24 B04版
[3] 林森《纳米机器人将造就新人类》科技日报 2002-02-06 007版
[4] 李营营《纳米机器人》互联网周刊 2009年 06期
生物机器人综述
科技写作 学院（系）：医疗器械与食品学院 年级专业：生物医学工程 学生姓名：朱安阳 学号： 152631974 指导教师：袁敏
摘要 20世纪60年代以来，随着仿生技术、控制技术和制造技术进一步发展，现代仿生学和机器人科学相结合，在机器人的结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生以及群体仿生等多个方面取得了大量可喜成果和积极进展。然而，伴随着人类医疗诊断、探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能也提出了更高的要求，于是生物机器人应运而生。 生物机器人就是完完全全和我们人类一样，用有生命的材料构成的而不是用金属材料构成的机器人。它们是利用自然界中的动物作为运动本体的机器人，通过把微电极植入与动物运动相关的脑核团或者方向感受区，并施加人工模拟的神经电信号，从而达到控制动物运动，利用动物特长代替人类完成人所不能和人所不敢的特殊任务。 与传统的仿生机器人相比，生物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面具有更明显的优势，可以广泛应用在海洋开发、探索太空、反恐侦查、危险环境搜救以及狭小空间检测等各方面。近年来对生物运动规律和动物机器人的研究受到更多的重视。本文主要对对国内外生物机器人的研制工作做了综述，并介绍其应用前景及对其未来发展进行了展望。 关键词：生物机器人；运动诱导；神经控制；研究现状；发展方向
1.课题的研究现状 自20世纪90年代开始，生物机器人的研究历史仅有短短的10年，然而这短短十年又是生物机器人研究成果丰硕的十年，各国科研人员都相继开展了动物机器人的研究工作，尤其是美国，日本等科技发达国家，它们的研究成果代表着这一领域的最高水平，国在这一领域的研究尚在起步阶段，但也已有了不俗的进展。 1.1 国外的研究现状 在国外，美国、日本以及欧盟较早地开始了纳米生物机器人的研究。纳米生物机器人的组件可以是单个的原子或分子，但利用自然界存在的、具有一定结构和功能的原子团或分子的集合分子功能器件组装纳米机器人，更加高效和现实可行，即按照分子仿生学原理，利用大量存在的天然分子功能器件设计、组装纳米生物机器人。美国 2000年开始了国家纳米技术计划，国家卫生研究院(NIH)和国家癌症研究所(NIC)于2002年开展了DNA分子马达的研究。NASA高级概念研究院(NIAC)和Rutgers大学在2002年提出了纳米生物机器人研究50年发展规划；2002年日本Osaka大学启动了生命科学前沿研究计划，其中包括 ATP马达的研究；欧盟2002年正式推出了研究纳米技术的第6框架计划，其中纳米生物技术的研究重点为生物分子或复合物的处理、操纵和探测。 图 1-1 昆虫机器人
《神奇的纳米技术》阅读训练题及答案
精品文档 神奇的纳米技术有一位脑垂瘤病人走进一间漂亮的病房，躺到一张舒适安逸的床上。医生病人头上套上一个按照病人尺寸用速凝塑料制成的头罩，接着将一针试剂注入病人体内，然后吩咐：“所有人退出房间，手术开始。”此时，屋里只剩下病人，病房里既听不到以前医生的吩咐声，也看不到控制台上的信号灯闪烁。此时病人意识清醒，可并不感到疼痛，只不过有点紧张。当然，这是难免的，因为手术部位是人体最重要的器官----大脑，确切地说是脑垂体。半小时以后，手术已经完毕，医生把病人领到“术后病房”。病人外表无任何异常，可是手术的效果却很好，病根被彻底切除，而且是在细胞水平上被除掉的。这就是神奇的纳米医学技术。也许你心里会纳闷，医生们是如何完成这“不流血的外科技术”的呢？其实，这个手术最关键的过程就是医生给病人注射的那一针。注射器里装的既不是麻醉药，也不是其他任何药剂，而是一个小到肉眼看不到的微型机器人----纳米机器人。这种纳米机器人能根据医生的需要，通过体液，进入人体内部，对指定部位进行修复、抢救等，从而使人体的病情能够立即好转。这一次手术，纳米机器人就是顺着病人的血液，直入大脑脑垂体部位，对发生病变的脑垂体细胞进行大清除，把病变细胞杀掉。很快，病变的细胞全都不见了。无需流血，没有疼痛，病人休息一段时间后很快就可以痊愈。那么，什么是纳米机器人？什么又叫“纳米”呢？纳米机器人是在纳米尺寸上制造的微型机器人。所谓纳米，它只是一种长度计量单位。我们知道，一毫米等于千分之一米，一微米等于百万分之一米，而一纳米则等于十亿分之一米。如此微小的单位，人类的肉眼是看不见的，甚至在光学显微镜、电子显微镜下都不能看见它！拿小小的纳米机器人与人相比，就像拿一个人与地球相比一样，悬殊实在太大。但是，也正是纳米机器人微小的个子和精确的控制能力，才使得它能自如地进入人体内部，对人体进行手术。纳米技术指的是在0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。有了纳米技术，人类制造任何一件物品的最原始材料只有一种----原子。通过排列原子制造出机器人、电视、房子……不只是外科手术，总有一天，你会发现，你的生活和周围的世界会与一个被称为“纳米”的名词紧紧联系在一起：当你早晨醒来时，由纳米传感器和纳米变色材料组成的纱窗会根据你的需要自动送入新鲜的空气，自动调节室内的亮度；你不小心把纳米陶瓷材料制成的杯子掉在地上，杯子却像有弹性一样蹦了起来；又重又厚的电视已经不存在了，它们是直接印到墙壁上的由神奇的纳米发光材料制造的电视；你所居住的地球周围的太空被无数的纳米卫星包围着，因为一次卫星发射可以将数百万颗微小的卫星送入太空…… 1、本文的说明对象是______________说明顺序是____________2.从第2段来看，运用纳米机器人做脑手术的情形与传统手术的情形相比，不同之处表现在这种新型手术的优点是 3. 末段列举了许多属于未来的事物，其作用是4、本文所运用的说明方法主要有哪几种？举例说明。5、机器人除可以运用在治病之外，你认为它还有什么用途，请写出两种。《神奇的纳米技术》答案：1、纳米技术逻辑顺序2、病房里既听不到医生以闪的吩咐声，也看不到控制台上的信号灯闪烁不流血，无痛苦，效果好3、表明纳米技术将改变人类现在的生活和周围的环境4、举例子，如“又重又厚的电视已经不存在了，它们是直接印到墙壁上的由神奇的纳米发光材料制造的电视”；下定义，如“纳米技术指的是在0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。” .
纳米机器人
纳米机器人在测井中的应用 1959年，著名物理学家、诺贝尔将获得者Richard Feynman首次提出了按人类意愿操纵单个原子与分子的设想，预言了纳米科技的存在。自此，人们对于这种处于纳米尺度范围的具有特殊性质的物质发生了浓厚的兴趣，进而开拓了一个全新的领域，到现在，纳米科技对传统产业的实质性影响以及对未来传统产业的潜在革新似已毋庸置疑，21世纪，纳米技术必将进入一个崭新的时期。纳米技术由于纳米技术以及纳米机器人的优良特性，是的它们在测井领域拥有广阔的应用前景。下面主要介绍纳米技术和纳米机器人在测井中的应用。 纳米技术 1、纳米与纳米结构 爱因斯坦曾预言：“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”宏观领域是以人的肉眼可分辨的物体为下限，后者则是以分子原子为上限。随着认识的深入，我们发现在此宏观与微观领域之间存在着一个不同于两者的所谓介观领域的区块。这个领域包括了微米、亚微米、纳米到团簇尺寸的范围。纳米（nanometer）是一个长度单位， 1nm=10-3μm=10-9m 1纳米大约是10个氢原子排列起来的长度，通常界定1nm-100nm的体系为纳米体系。由于这个微尺度空间约等于或略大于分子的尺寸上限，恰好能体现分子之间的相互作用，因此具有这一尺度的物质粒子的许多性质均与常规前物质相异，甚至发生质变，正是这种性质特异性才引起了人们对纳米的广泛关注。 纳米结构定义为以具有纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新物质体系，包括一维、二维及三维的体系，或至少有一维的尺寸处在1nm-100nm之间的结构。这类物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造原子（artfical atom）、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。通过人工或自组装，这类纳米尺寸的物质单元课组装或排列成维数不同的体系，它们是构筑纳米世界中块体、薄膜、多层膜等材料的基础构件。 2、纳米技术与纳米材料
纳米机器人
纳米机器人研究进展 关键词：纳米机器人开发应用危险 摘要：介绍了纳米机器人的开发过程，主要介绍了纳米机器人在各领域中的应用已经给人们带来的好处。同时也陈述了中国在纳米机器人方面的研究进展，最后讲了纳米机器人会带来的危险。 引言纳米机器人是纳米技术中引人注目的研究课题之一。利用原子和分子直接组装成纳米机器人不但速度、效率比常规机器人高,而且其应用范围广,功能特殊。制造纳米机器人可节约材料和降低污染程度,这是现有机器人的制造所无法比拟的。采用纳米大分子“生物部件”与小分子无机物晶体结构组合,以及纳米电子学控制装配成的纳米机器人,其电脑是一台纳米计算机,而它的身体能进行自我复制。纳米机器人的诞生将会给人类科技带来深刻的革命。 1.纳米机器人的定义 “纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计，开发“在体”（in vivo）或“湿”的生物计算机或细胞机器人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。 2 纳米机器人开发一瞥 早在1990年,美国贝尔实验室就成功地制造出了极其微小的纳米机器人。这种只有跳蚤般大小的机器人由许多齿轮等零件、涡轮机及微电脑组成,其零件小得犹如空气中漂浮的尘埃。该纳米机器人一亮相,就引起了人们极大的兴趣。不久后,美国犹他大学和加 州大学也先后制出了几种极其微小的纳米电机。2000年,美国波士顿大学又制造出了一种世界上最小的分子马达。该马达仅由78个原子组成。几乎同时,日本和荷兰也研制出另一种用太阳能驱动的分子马达,它能在光的照射下连续不断地旋转。分子马达是纳米机器人的核心部件,它可为未来的分子机械提供动力,为今后开发及研制微小的分子机械奠定一定的基础。2000年2月,日本东京大学宣布,他们在世界上首次研制成功可以自由控制转速的分子齿轮。该分子齿轮的结构由两个直径约为1nm的卟啉分子夹着一个直径约为011nm的金属离子组成。 美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下,制造出了另一种分子马达。这种微马达以三磷酸腺苷酶为基础,依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子三磷酸腺苷(ATP)作为能源,再把由金属镍制成的螺旋桨连接到三磷酸腺苷酶分子中轴上,制造了400个分子马达。当它们被浸入ATP溶液中后,其中有5个转动了起来,转速达到8 r/ s。这种分子马达只有在显微镜下才能被观察到。分子马达的潜在应用价值非常巨大,如果在分子上嫁接其他零部件,可以制造出其他纳米机器———例如可探测有害化学物质的纳米传感器,当被有害物质激活后,这种传感器内的马达就打开阀门释放出可见的物质信号。 自1990年以后的10年中,科学家们已经成功地制造出了纳米齿轮、纳米轴承、纳米喷嘴、纳米传感器等纳米机械及机电零器件,而且还发明了纳米发动机和纳米执行机构。如将这些纳米零器件和发动机等执行机构组装起来,就可以构成人类梦寐以求的实用微型系统。例如,日本丰田汽车公司用微型部件制造了一辆只有1粒米那么大的能开动的微型汽车;东京大学用硅材料制造了1只微型仿生昆虫,这种微型昆虫已经能够飞行数厘米,将来有望应用于军事目的。美国贝尔实验室认为,微型机械的物理特性使其相当可靠,而且坚固耐用。微型电子机
简述工业机器人的定义
习 题 0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 0.2 工业机器人与数控机床有什么区别？ 0.3 工业机器人与外界环境有什么关系？ 0.4 说明工业机器人的基本组成及三大部分之间的关系。 0.5 简述下面几个术语的含义：自由度、重复定位精度、工作原理、工作速度、承载能力。 0.6 什么叫冗余自由度机器人？ 0.7 题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L 1=2L 2，关节的转角范围是0?≤θ1≤180?，–90?≤θ2≤180?，画出该机械手的工作范围(画图时可以设L 2=3 cm)。 0.8 工业机器人怎样按机械系统的基本结构来分类？ 0.9 工业机器人怎样按控制方式来分类？ 0.10 什么是SCARA 机器人，应用上有何特点？ 0.11 试总结机器人的应用情况。 题0.7图 1.1 点矢量v 为[10.00 20.00 30.00]T ，相对参考系作如下齐次坐标变换： 0.866 0.500 0.000 11.00.500 0.866 0.000 3.00.000 0.000 1.000 9.0 0 0 0 1 -????-??=??????A 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。 1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z 0轴转45°，再绕其X 0轴转30°,最后绕其Y 0轴转60°，试求该齐次坐标变换矩阵。 1.3 坐标系{B }起初与固定坐标系{O }相重合，现坐标系{B }绕Z B 旋转30°，然后绕旋转后的动坐标系的X B 轴旋转45°，试写出该坐标系{B }的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。 1.4 坐标系{A }及{B }在固定坐标系{O }中的矩阵表达式为 1.000 0.000 0.000 0.00.000 0.866 0.500 10.0 {}0.000 0.500 0.866 20.0 0 0 0 1 ????-??=??-????A
生物生产机器人考试资料
生物生产机器人去年试题（回忆版） 1.写出系统分析的8个步骤（见教材） [1]Define a system and its objective. [2]Identify the descriptors of the system. [3]Establish the relationships among the descriptors. [4]Designate system performance indicators. [5]Develop a model to represent the system. [6]Verify and validate the model [7]Perform simulation with the model [8]Draw conclusions about the system 2.自由度和工作空间的计算（和平时作业类似） First we need to calculate the operational space from top view and side view,then multiply them finally we got the operational space.Also the normalized volume index V n can be computed by V n=V/(4πL3/3) 3.模糊控制的相关计算（与kondo教授资料上第58页题目类似） 4.从5种机械手中取3种举例说明（见kondo资料上4-5页） 5.表示颜色的几种方法（见kondo资料13-15页） Munsell Renotation: Chromaticity: L*a*b*: HSI(Hue,Saturation,Intensity): 6.偏振光相关题目（稻田反射阳光和人站的位置的那道题，见kondo资料22页左上） 7.根据所给图表简述不同物质的光学性质（见kondo资料24页中间的图） 8.用镜头捕获对象位置的计算（与作业类似，见kondo资料26页、43页） 题型以简答和计算为主，其他还有什么不记得了… 复习建议：以kondo教授资料为主，教材上看一下讲过的部分，重点单词要会写，可以结合精品课程网站上的资料复习 考试建议：尽量用英文作答；题目要能看懂；考试时间可能有点紧，需注意 By HY 祝好运
统编版语文四下-7 纳米技术就在我们身边 课后作业
7纳米技术就在我们身边 课后作业 基础积累大巩固 一、熟读课文，用“√”画出文中加点字的正确读音。 1.如果把直径为1纳米的小球放到乒乓（pīnɡ pānɡ pīn pānɡ）球上，相当于把乒乓球放在地球上。 2.癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能够发现的话，死亡率（lǜ lù）会大大降低。 3.未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶（zhào zào），杀死癌细胞。 二、辨字组词。 臭（）证（）杀（）灶（） 皂（）症（）希（）肚（） 箱（）康（）胞（）防（） 霜（）尿（）抱（）访（） 三、按要求写句子。 1.纳米技术将给人类的生活带来深刻的变化。（缩句） 2.不仅 ．．肉眼根本看不见，就是 ．．普通的光学显微镜也无能为力。（仿写句子） 不仅，就是。 阅读能力大提升 四、重点段落品析。 纳米技术可以让人们更健康。癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能发现的话，死亡率会大大降低。利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。生病的时候，需要吃药。现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力缓缓地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。 1. 本片段是围绕（）这句话写的，全文是（）结构。 2. 本段介绍了（）技术，可以实现疾病的早期（）和（）；还介绍了（）技术，能够让药物效力缓缓地（）出来，服一次药可以管（），甚至（）。 3.“未来的纳米机器人，甚至 ．．可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。”用上加点的词语写句子。 甚至
思维创新大拓展 五、如果让你利用纳米技术，你会把它运用到生活的哪些地方？发挥想象说一说。 参考答案： 一、 1.乒乓(pīnɡ pānɡ) 2.率(lǜ) 3.灶(zào) 二、臭（臭味）证（证据）杀（杀死）灶（灶台） 皂（肥皂）症（病症）希（希望）肚（肚皮） 箱（箱子）康（健康）胞（细胞）防（防止） 霜（白霜）尿（尿液）抱（抱住）访（访问） 三、1.纳米技术带来变化。 2.如此浩大的工程，不仅在中国，就是在世界上也是绝无仅有的。 四、1.纳米技术可以让人们更健康。总分。 2.纳米检测检查预防纳米缓释释放一周一个月 3.一看见班主任进来,全班同学都停止了说话,甚至连最调皮的张明也低下了头,看起书来。 五、用“碳纳米管材料”制成的自行车，重量只有几公斤，便于携带。
纳米机器人阅读练习及答案
纳米机器人阅读练习及答案 纳米机器人 ①纳米技术是指在纳来尺度的微小空间进行加工制作的技术。当这种技术与仿生学结合在一起时，会出现怎样的情况呢？ ②仿生学是根据生物学原理而进行的，它是生物物理学的一个重要分支。物理学家总是模仿生物的行为制造各种灵巧的机器，飞机是模仿鸟类飞行的产物，照相机是眼睛的仿制品，智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。 ③当纳米技术朝仿生学渗透时，其基本内容就是研制微型机器人，制造一些仅有数千个原子组成的机器，使它们可以在细胞水平的微小空间内开展工作。 ④瑞典已经开始制造微型医用机器人。据报道，这种机器人由多层聚合物和黄金制成，外形类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有2到4个手指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，捕捉和移动单个细胞，成为微型手术器械。 ⑤微型机器人的设计是基于分子水平的生物学原理。事实上，细胞本身就是一个活生生的纳米机器，细胞中的每一个酶分子也就是一个个活生生的纳米机器人。 ⑥蛋白分子构象的变化使酶分子中不同结构域的动作就像微型人在移动和重新安排有关分子的原子排列顺序。细胞中的很多结构单元都是执行某种功能的微型机器：核糖体是按照基因密码的指令安排
氨基酸顺序制造蛋白质分子的加工器；高尔基体是给新制造的蛋白质进行修饰的加工厂；加工好的蛋白质可以按照信号肽的指令由膜襄泡运送到确定的部位发挥功能；完成了功能使命的蛋白质还会被贴上标签，送去水解成氨基酸以备再用。细胞的生命过程就是一批又一批的功能相关的蛋白质组群不断替换、更新行使功能的过程，这些生命过程所需的一切能量太阳。植物叶子中的叶绿体是把太阳能转化成化学能从而制造粮食的加工厂；线粒体是把粮食中储存的太阳能释放出来从而制造能量货币ATP的车间；我们每人每天都要消耗大约相当于自身体重那么多的ATP分子，以支持我们的生命活动和繁忙的工作。细胞中发生的所有这一切都是按照DNA分子中的基因密码序列指令井然有序地进行的。 ⑦纳来技术与仿生学的结合可以使生物物理学家仿照生命过程的各个环节制造出各种各样的微型机器人。可以预料，直接利用太阳能制造食物的机器很可能将在21世纪出现；利用纳来技术可以制造在血管中游走的机器人，以便专门清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率；利用纳米技术还可以制造能进入组织间隙专门清除癌细胞的机器人，所有这些都已不再是天方夜潭。 1、解释下列词语。 （1）井然有序： （2）天方夜潭： 2、根据文意，请给“纳米技术”和“仿生学”下一个概念。 （1）纳米技术：
工业机器人的概念与典型应用(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 1.1 工业机器人的定义及特点 1.2 工业机器人的分类 关于工业机器人的分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。下面依据几个有代表性的分类方法列举机器人的分类。 1.按工业机器人结构坐标系统特点方式分类 按结构坐标系统特点方式分，机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型（球面坐标型）机器人、关节坐标机器人、SCARA型水平关节机器人等五类。 2.按工业机器人执行机构的控制方式分类 （1）点位控制方式机器人 控制时只要求工业机器人快速准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹不做任何规定。 （2）连续轨迹控制型机器人 控制时要求工业机器人严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，并且速度可控，轨迹光滑，运动平稳。 （3）力（力矩）控制型机器人 在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位之外，还要求使用适度的力或力矩进行工作。 （4）智能控制型机器人 机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的信息，并根据自身内部的知识库做出相应的决策的控制方式。 3.按程序输入方式分类 按程序输入方式可分为离线输入型和示教输入型两类。 （1）离线输入型机器人是将计算机上已编号的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制系统。
食品、饮料包装；搬运；真空包装塑料、轮胎上下料；去毛边 冶金、钢铁钢、合金锭搬运；码垛；铸件去毛刺；浇口切割 家电、家具装配；搬运；打磨；抛光；喷漆；玻璃制品切割、雕刻 海洋勘探深水勘探；海底维修；建造 航空航天空间站检修；飞行器修复；资料收集 军事防爆；排雷；兵器搬运；放射性检测 焊接机器人技术的新发展 将激光用于焊接机器人是激光焊接的一种重要形式。焊接机器人具有多自由度、编程灵活、自动化程度高、柔性程度高等特点，是焊接生产线的重要组成部分。将激光器安装在焊接机器人上进行焊接，大大提高了焊接机器人的焊接质量和适用范围，在船板、汽车生产线中激光焊接机器人具有越来越重要的地位。图1所示为CO 2 激光焊接机器人。
7 纳米技术就在我们身边 一课一练(含答案)
7.纳米技术就在我们身边 一、读句子，看拼音，写词语。 bīng xiāng()里面用到一种nà()米涂层，这样就具有杀菌和chú chòu()功能，使shū cài()保鲜期更长。 二、选择题。 1．下列不是近义词的一组是()。 A．健康——康健普通——寻常 B．极其——尤其预防——防备 C．深刻——肤浅释放——放出 D．研究——钻研新奇——稀奇 2．选择下列句子所使用的说明方法。(填序号) A．列数字B．作比较C．下定义D．举例子 (1)纳米技术就是研究并利用这些特性造福于人类的一门学问。() (2)1纳米等于10亿分之一米。() (3)现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力慢慢地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。() (4)有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比钢铁结实百倍，而且非常轻。() 三、按要求完成练习。 1．什么是纳米技术呢？这得从纳米说起。
仿写句子：_______________________________________________ ____________________________________________________________ 2．“纳米技术可以让人们更加健康。”文中举出的例子有()(多选) A．利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。 B．未来的纳米机器人，可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。 C．纳米缓释技术，可以让药效缓慢释放，服一次药可以管一周，甚至一个月。 3．在不远的将来，我们的衣食住行都会有纳米技术的影子。发挥想象说一说，纳米技术将来出现在哪些地方。 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 四、概括课文内容并填空。 课文用简洁生动的语言向我们介绍了________、____________等科学知识，并采用__________、__________、__________等说明方法，满怀激情地向我们展示了纳米时代纳米技术美妙的应用前景。 五、课内阅读。 什么是纳米技术呢？这得从纳米说起。纳米是非常非常小的长度单位，1纳米等于十亿分之一米。如果把直径为1纳米的小球放到乒乓球上，相当于把乒乓球放在地球上，可见纳米有多么小。纳米技术
机械工程与生物学的融合—纳米机器人
生物导论结课论文 学院：机械工程学院 专业：机械制造及其自动化 姓名：陈凯 学号： 123108305 二〇一二年十二月十三日
机械工程与生物学的融合 --医疗纳米机器人 摘要 生物机械工程(biomechamical engineering) 是生物医学工程学的重要组成部分, 它利用现代生物学、医学、工程学、信息科学与技术的理论和方法, 研究、创造新材料、新技术、新仪器设备, 用来治疗、康复、保健, 保障人民健康, 提高医疗水平, 是推动现代医学进步的一门新兴交叉学科。该学科的研究内容涉及生物学、医学、生物力学和生物流变学、材料学、机械学、仿生学、电子学、计算机与信息科学、控制理论等, 其中人体适用材料、人工器官、医疗器械、远程诊疗系统、运动与康复机械、医用与仿生机器人等内容的研究、设计、制造都与机械工程密切相关。本文讲述的是纳米机器人在医疗上的应用及原理。 关键词：生物机械工程纳米机器人生物医学工程 1.生物机械工程的研究现状及其意义 国外在生物机械工程方面的研究起步较早, 许多研究成果已进入实用化阶段。目前, 美国、日本及欧洲一些国家在该领域的研究处于领先地位, 许多发达国家在高等院校、科研机构建立了有关生物医学工程学的教学系、科和研究机构。我国于1980 年建立中国生物医学工程学会,相继成立了有关专业分会。目前, 我国已有相当一批高校、科研单位建立了有关生物医学工程的所、系、科室, 从事该领域的科学研究和教学工作, 有些高校专门成立了生物工程学或生命科学学院, 可见在我国也已经引起重视。但由于多方面因素的限制, 我国生物医学工程在大多数领域仍落后于国际先进水平, 尤其是在生物机械工程方面。随着我国人民生活水平的提高, 人们也开始关注自身的健康问题, 对医疗水平和生活质量提出了更高的要求。先进的治疗手段、人工器官的移植、运动与康复机械和医用与仿生机器人的使用将会愈来愈普遍。因此, 大力推动生物机械工程的研究与开发, 将大大促进生物工程、生物医学工程学科的建设与发展,对提高我国医疗保健水平、保障人民健康、提高生活质量等将产生深远的影响, 具有重大的社会和经济效益。 2.纳米机器人在医疗上的作用 2.1细胞与基因的修复 随着人类对物质控制能力的不断进步，将会诞生分子大小的机械部件，可以组装成比细胞还要小的微型机器。人工制造的“细胞修复机”，在纳米计算机的操纵下，可以逐个的原子进行操作修复，修正DNA的错误，维护个别细胞的成分。 2.2清理体内垃圾 人的机体是一个保持自然平衡的有机体，通过新陈代谢可以起到吸收新鲜养分、排除有
生物生产机器人
生物生产机器人 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 生物生产是指以植物和动物等生物为加工对象的生产活动。 在生物生产领域有很多种无人操作的机械系统，例如无人驾驶拖拉机、联合收割机、移植机以及自动推进器等都正在发展，它们通过联合传感系统自行在田间行走。在植物工厂，许多种植、间苗、施肥、收获及包装等过程都发展成为无人操作的自动化机械系统；许多谷物干燥机、水稻磨粉机和剥壳去皮机也都已能完全自动地执行整个任务过程并达到一定的智能化水平。 为什么生物生产机器人是必需的呢？理由如下：（1）虽然已有很多农业作业实现了机械化，但仍然存在不少危险、费力又单调乏味的作业，不适合人力去完成却又需要一定的人类智能才能实现；（2）许多国家农业劳动人口的可利用率正以令人担忧的速度下降，从当前趋势来看，相比于其它许多产业，农业对年轻一代的吸引力较小，这表明在不远的将来，农业人力资源的供应量将会继续下降。生物生产机器人的发展，尤其是具有专业知识的那一类型的生物生产机器人的发展，将能满足保存某些农业专业技能的需要；(3)如果生产要继续，那么劳力缺乏问题必将导致劳动力价格的上涨；（4）市场对产品质量的要求已成为生物生产的一个重要因素，而产品质量的评估主要是靠人来判断的，虽然人的感觉和判断能力还未完全被机器所替代，但人的判断的稳定性和一致性是不可靠的，为此人们花费了相当大的精力来解决机器的感知能力问题，这也是生物生产机器人的一项重要特征。 生物生产机器人需要处理处于生长状态的生物体。处于生长状态的植物和动物的属性是动态变化的，生物生产机器人常需适应作业对象的个别变化特性。 要使生物生产机器人适合生物体的特征，生物生产机器人的组成和性能就可能不同与工业机器人。首先，生物体的属性是各种各样且多变的，因而生物生产机器人在处理生物体时必须是灵活的、多功能的，在大多数情况下，当末端执行器与生物体相接触时柔性处理是必要的。第二，在识别周围环境时常希望机器人具有一定程度的智能。第三，机器人常要在非结构化的、苛刻的和变化的环境下作业。第四，除了那些传统机器人所具备的安全装置之外，当生物生产机器人与操作人员一起作业时可能还需要一些特殊的安全装置。最后，为使机器人能获得潜在的使用者的认可，它的操作界面必须简单，且货币投资要有成本效益。
四年级语文下册一课一练-第7课 纳米技术就在我们身边(含答案) 部编版
四年级语文下册一课一练试题-第7课纳米技术就在我们身边 一、读句子，看拼音，写词语。 bīng xiāng()里面用到一种nà()米涂层，这样就具有杀菌和chú chòu()功能，使shū cài()保鲜期更长。 二、选择题。 1．下列不是近义词的一组是()。 A．健康——康健普通——寻常 B．极其——尤其预防——防备 C．深刻——肤浅释放——放出 D．研究——钻研新奇——稀奇 2．选择下列句子所使用的说明方法。(填序号) A．列数字B．作比较C．下定义D．举例子 (1)纳米技术就是研究并利用这些特性造福于人类的一门学问。() (2)1纳米等于10亿分之一米。() (3)现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力慢慢地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。() (4)有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比钢铁结实百倍，而且非常轻。() 三、按要求完成练习。 1．什么是纳米技术呢？这得从纳米说起。 仿写句子： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2．“纳米技术可以让人们更加健康。”文中举出的例子有()(多选) A．利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。 B．未来的纳米机器人，可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。 C．纳米缓释技术，可以让药效缓慢释放，服一次药可以管一周，甚至一个月。 3．在不远的将来，我们的衣食住行都会有纳米技术的影子。发挥想象说一说，纳米技术将来出现在哪些地方。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 四、概括课文内容并填空。 课文用简洁生动的语言向我们介绍了________、____________等科学知识，并采用__________、__________、__________等说明方法，满怀激情地向我们展示了纳米时代纳米技术美妙的应用前景。 五、课内阅读。 什么是纳米技术呢？这得从纳米说起。纳米是非常非常小的长度单位，1纳米等于十亿分之一米。如果把直径为1纳米的小球放到乒乓球上，相当于把乒乓球放在地球上，可见纳米有多么小。纳米技术的研究对象一般在1纳米到100纳米之间，不仅肉眼根本看不见，就是普通的光学显微镜也无能为力。这种纳米级的物质拥有许多新奇的特性，纳米技术就是研究并利用这些特性造福于人类的一门学问。 1．这段话的说明对象是____________。运用的说明方法有：________、________、________。
《纳米机器人》阅读答案
《纳米机器人》阅读答案 ①纳米技术是指在纳来尺度的微小空间进行加工制作的技术。当这种技术与仿生学结合在一起时，会出现怎样的情况呢？ ②仿生学是根据生物学原理而进行的，它是生物物理学的一个重要分支。物理学家总是模仿生物的行为制造各种灵巧的机器，飞机是模仿鸟类飞行的产物，照相机是眼睛的仿制品，智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。 ③当纳米技术朝仿生学渗透时，其基本内容就是研制微型机器人，制造一些仅有数千个原子组成的机器，使它们可以在细胞水平的微小空间内开展工作。 ④瑞典已经开始制造微型医用机器人。据报道，这种机器人由多层聚合物和黄金制成，外形类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有2到4个手指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，捕捉和移动单个细胞，成为微型手术器械。 ⑤微型机器人的设计是基于分子水平的生物学原理。事实上，细胞本身就是一个活生生的纳米机器，细胞中的每一个酶分子也就是一个个活生生的纳米机器人。 ⑥蛋白分子构象的变化使酶分子中不同结构域的动作就像微型人在移动和重新安排有关分子的原子排列顺序。细胞中的很多结构单元都是执行某种功能的微型机器：核糖体是按照基因密码的指令安排氨基酸顺序制造蛋白质分子的加工器；高尔基体是给新制造的蛋白质
进行修饰的加工厂；加工好的蛋白质可以按照信号肽的指令由膜襄泡运送到确定的部位发挥功能；完成了功能使命的蛋白质还会被贴上标签，送去水解成氨基酸以备再用。细胞的生命过程就是一批又一批的功能相关的蛋白质组群不断替换、更新行使功能的过程，这些生命过程所需的一切能量太阳。植物叶子中的叶绿体是把太阳能转化成化学能从而制造粮食的加工厂；线粒体是把粮食中储存的太阳能释放出来从而制造能量货币ATP的车间；我们每人每天都要消耗大约相当于自身体重那么多的ATP分子，以支持我们的生命活动和繁忙的工作。细胞中发生的所有这一切都是按照DNA分子中的基因密码序列指令井然有序地进行的。 ⑦纳来技术与仿生学的结合可以使生物物理学家仿照生命过程的各个环节制造出各种各样的微型机器人。可以预料，直接利用太阳能制造食物的机器很可能将在21世纪出现；利用纳来技术可以制造在血管中游走的机器人，以便专门清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率；利用纳米技术还可以制造能进入组织间隙专门清除癌细胞的机器人，所有这些都已不再是天方夜潭。 1、解释下列词语。 （1）井然有序： （2）天方夜潭： 2、根据文意，请给纳米技术和仿生学下一个概念。 （1）纳米技术： （2）仿生学：
部编版小学语文四年级下册7《纳米技术就在我们身边》课堂作业试题(有答案)
人教部编版四年级语文下册同步练习 7纳米技术就在我们身边 一、看拼音写词语。 nà mǐ yōng yǒu bīng xiāng shū cài yǐn xíng 二、给下面加点字选择正确的读音，打“√”。 1.冰箱里面用到一种纳米涂层，具有杀．（sā shā）菌和除臭．（còu chòu）功能。 2.癌症很可怕，但如果在只有几个癌．（āi ái）细胞的时候就能够发现的话，死亡率．（l ǜshuài）会大大降．(jiàng xiáng)低。 三、比一比，再组词。 隐（）需（）胞（）健（）防（） 稳（）耍（）抱（）键（）仿（） 四、写出下列句中加点词语的反义词。 1.肉眼根本看不见纳米，就是普通 ．．的光学显微镜也无能为力。（） 2.这种小小的物质拥有许多新奇 ．．的特性。（） 3.纳米技术可以让人们更加健康 ．．。（） 五、查字典填空。 “疾”用音序查字法先查_______,再查音节_____；用部首查字法先查_______，再查______画。“疾”在字典里的解释有：①疾病；②痛苦；③痛恨；④急速猛烈。 给下面加点字选择正确的解释，填序号。 群马疾．驰（）疾．恶如仇（）积劳成疾．（）大众疾．苦（）六、在括号里填上合适的关联词。 因为……所以……不但……而且……如果……那么……不仅……也…… 1.（）说20世纪是微米的世纪，（）21世纪必将是纳米的世纪。 2. 最先进的隐形战机，（）能够把探测雷达波吸收掉，（）雷达根本看不见它。 3. 纳米技术的研究对象，（）肉眼根本看不见，就是普通的光学显微镜（）无能为力。 4.有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，（）比钢铁结实百倍，（）非常轻。 七、按要求写句子。 1. 纳米技术是20世纪90年代兴起的高新技术。（缩句）
什么叫工业机器人
1.1什么叫工业机器人 1.1.1工业机器人定义 机器人发展至今天，对于机器人的定义仍然是仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在继续发展，新的机型，新的功能不断涌现。下面将介绍国际上对于工业机器人给出的定义。 美国机器协会（RIA）：机器人是“一种用于移动各种材料﹑零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机（manipulator）”。 日本工业机器人协会：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。它又分以下两种情况来定义： ●工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”。 ●智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”。 国际标准化组织（ISO）：机器人是“一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。 国际机器人联合会（IFR）：“工业机器人（manipulating industrial robot）是一种自动控制的，可重复编程的（至少具有三个可重复编程轴）、具有多种用途的操作机”（ISO 8373）。 以上定义均为国际上对工业机器人的定义，我们可以这样理解工业机器人，就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器装置。一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。
浙江大学生物系统工程-生物生产机器人-复习整理
Definition of a bio-production robot Bio-production robot is a machine system, with or without a manipulator, is able to work in some area people cannot reach and bear or operate some task more efficiency than human. It has its own control algorithm and sensing system to manage a human intelligence. Why necessary? 1. Some task are not suitable to human but require human intelligence to perform. 2. The availability of farming labor is decreasing quickly in recent years. 3. Labor shortage result in the increasing of workforce cost, making a increasing of this robot demanding. 4. The demanding of product quality and quantity has become an important factor in bio-production and economic. Main physical properties of biological objects Basic physical properties are shape, size, mass, density, surface texture; Dynamic properties are cutting resistance, frictional resistance, elasticity and viscostiry; Optical properties are reflectance and transmittance; Sonic properties are vibration property and wave propagation; Electrical properties are electrical resistance, capacitance and static electrical property. Features of bio-production robot 1. Needs to be flexible and versatile in handling objects. 2. Has the intelligence to recognize the surrounding of the objects. 3. Able to work in a changeable, unstructured environments. 4. Safety assurance is available when working with human in tandem. 5. Easy to operate by human and cost effective in its monetary investment. Difference between bio-production robot and industrial robot. Industrial robot is good at handling objects with regular and static properties, but bio-production robot is often required to manipulate object of various properties.