看圖說故事系列 科學課程
認識機器人與仿生學 從動物得到設計靈感 認識機器人與仿生學—從動物得到設計靈感
Robots Inspired by Insects, Spiders, Reptiles
主講者 主講者：
成功大學航空太空工程研究所碩士 陳俊中 (Adion Chen) 台灣大學生物化學暨分子生物學研究所碩士 曹毓倫(蝦蝦)
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台灣大學生物化學暨分子生物學研究所碩士 曹毓倫(蝦蝦)
一張精彩的示意圖或照片 勝過千言萬語的文字描述
這就是看圖說故事系列課程的基本精神
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Structure of Insects 昆蟲的構造
昆蟲的構造
昆蟲的構造—頭‧胸‧腹/翅膀/觸鬚
昆蟲的構造—頭‧胸‧腹/翅膀/觸鬚
昆蟲的構造 昆蟲的構造
頭部 觸角（ ）除了有觸覺外 有時還會傳遞氣味信息
• 頭部: 觸角（antenna）除了有觸覺外，有時還會傳遞氣味信息。
在某些雄性蚊子中，觸角甚至有聽覺，藉助觸角，它們才能聽 見同類雌性蚊飛行震動時的聲音，以利於交配。
見同類雌性蚊飛行震動時的聲音 以利於交配
• 胸部: 由三個體節組成(前胸、中胸和後胸)。每個體節都帶有一 對附肢，稱為胸足。胸足通常會特化，以更好地完成如挖，跳，
游 等任 在雙 膀發育
游泳或是捕捉等任務。在雙翅目昆蟲中，只有一對翅膀發育正 常。而後面另一對翅膀則成為平衡棍。許多無翅昆蟲應該是在 進化的過程中失去了翅，而成為寄生蟲，如跳蚤和虱。
進化的過程中失去了翅 而成為寄生蟲 如跳蚤和虱
• 腹部:有著重要的器官，如心臟，神經系統，胃腸系統和生 殖器官。在軀體中還藏著分支的氣管，會直接把氧氣送到 殖器官 在軀體中還藏著分支的氣管 會 接把氧氣送 身體的各個器官去。體側壁具有氣孔，直接與外界大氣接 觸，可透過肌肉的收縮而關閉，為一種開放式循環系統。
昆蟲的構造
昆蟲的構造
昆蟲複眼的構造
昆蟲複眼的構造 昆蟲複眼的構造
昆蟲的眼大多是複眼 複眼有上千
• 昆蟲的眼大多是複眼（ommateum）。複眼有上千
隻單眼（ommatidium）組成。每隻小眼會獨立成像，
總體合成 副網格樣的全像 很多昆蟲此外還會有兩 總體合成一副網格樣的全像。很多昆蟲此外還會有兩 到三隻單眼（ocellus），它們的作用並非成像，而是 通過光調節自身作息生物節律。另外昆蟲的視覺對紫 通過光調節自身作息生物節律。另外昆蟲的視覺對紫 外線敏感，但它們並不能看到紅光。
• 複眼的優點是能夠為動物提及廣闊的眼界，並可以有 效的計算自身與所觀察物體的方位、距離 從而更快 效的計算自身與所觀察物體的方位、距離，從而更快 速的判斷和反應。
昆蟲複眼的構造
昆蟲複眼的構造
人體眼球的構造 角膜/水晶體/瞳孔/視網膜 人體眼球的構造—角膜/水晶體/瞳孔/視網膜
人體眼球的構造 機器人的視覺系統 人體眼球的構造‧機器人的視覺系統
人體眼球的構造 機器人的視覺系統 人體眼球的構造‧機器人的視覺系統
人體眼球的構造‧機器人的視覺系統 人體眼球的構造‧機器人的視覺系統
角膜 為眼球前方透明的組織 般人所稱的"黑眼珠"的部分即指"角
• 角膜:為眼球前方透明的組織。一般人所稱的"黑眼珠"的部分即指"角 膜"。
• 瞳孔：虹膜中心一圓形開口。瞳孔可變大和縮小,以便控制進入眼內的孔 膜中心 圓形開 孔可變大和縮小,以便控制進入眼內的 光線。
• 虹膜: 虹膜中心有一圓形開口，稱為瞳孔，猶如相機當中可調整大小 的光圈 內含色素決定眼睛的顏色。
的光圈，內含色素決定眼睛的顏色。
• 玻璃體:為水晶體後面的透明膠狀物質,填充眼球的後腔，並維持眼球 的形狀。玻璃體可讓光線透過而到達視網膜。
• 睫狀肌：調整焦距，使光線能聚交在視網膜上。
• 視網膜: 眼球裡面最內層的神經膜層，其感受光線並產生影像，經由 視網膜神經纖維 傳送至視神經。
視網膜神經纖維，傳送至視神經。
• 視神經：傳遞而引發視覺。
人體眼球的構造 人體眼球的構造
Amphibians and Reptile ‧ Robot Amphibians
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計 兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類皮膚溼潤 可生存在水中 也能適
• 兩棲類皮膚溼潤，可生存在水中，也能適 應陸地生活，靠皮膚呼吸，不能完全離開 水而活。其幼體在水中生活，用鰓進行呼 吸，長大後用肺兼皮膚呼吸。
吸 長大後用肺兼皮膚呼吸
• 爬蟲類動物體表覆有鱗片或甲殼，可以防 止水分失散 牠們具有更為健全的肌與骨 止水分失散，牠們具有更為健全的肌與骨 骼，適於陸地上的活動。
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類 機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
兩棲類與爬蟲類‧機器爬蟲的設計
Structure of Spiders p
蜘蛛的構造 機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造 機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計 蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計
蜘蛛 有兩個體節 分別為 胸部和腹
• 蜘蛛，只有兩個體節，分別為頭胸部和腹 部，腹部和頭胸部經由一個薄薄的腰部連 接，這個部位被稱為椎根，此性狀使蜘蛛 的腹部可以向任何方向移動。
的腹部可以向任何方向移動
• 蜘蛛的口器旁有二隻短短的觸肢，比步腳 明顯短小 相當於昆蟲的觸角 有觸覺 明顯短小，相當於昆蟲的觸角，有觸覺、
嗅覺和聽覺的功能。
蜘蛛的構造 機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造 機器蜘蛛的設計
蜘蛛的構造‧機器蜘蛛的設計
Structure of Birds and UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV
鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
協和號超音速客機的鼻子
協和號超音速客機的鼻子 協和號超音速客機的鼻子
鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
鳥類的構造 會飛的機器人 UAV 鳥類的構造‧會飛的機器人--UAV
Dinosaurs and Robot Dinosaurs
恐龍的構造 機器恐龍玩具設計
恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
恐龍的構造 機器恐龍玩具設計 恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
恐龍的構造 機器恐龍玩具設計 恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計 恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
龍 中生代的優勢陸棲脊椎動物 支
• 恐龍是中生代的優勢陸棲脊椎動物，支配 全球陸地生態系超過1億6千萬年之久。最 早出現在2億3千萬年前的三疊紀，滅亡於 約6千5百萬年前的白堊紀晚期所發生的白 約6千5百萬年前的白堊紀晚期所發生的白 堊紀末滅絕事件。
恐龍依其骨盆的構造差異可分為兩目
• 恐龍依其骨盆的構造差異可分為兩目：一 為蜥龍目，其骨盆與蜥蜴相似；一為鳥龍 目，其骨盆與鳥類相似。
恐龍的構造 機器恐龍玩具設計 恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
恐龍的構造 機器恐龍玩具設計 恐龍的構造‧機器恐龍玩具設計
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
蝙蝠 蝙蝠
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
恐龍的構造 暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍 恐龍的構造—暴龍/三角龍/劍龍/翼手龍
Snakes and Robot Snakes
蛇類的身體構造 機器蛇的設計
蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造 機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造 機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造 機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造‧機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇 是無足的爬蟲類動物的總稱 如所有爬蟲類 樣 蛇類全身佈滿
• 蛇，是無足的爬蟲類動物的總稱，如所有爬蟲類一樣，蛇類全身佈滿 鱗片。
• 視力:樹棲性的蛇類擁有較佳的視力，而居於洞穴內的蛇類視力則較差。視力 樹棲性的蛇類擁有較佳的視力 而居於洞穴內的蛇類視力則較差 多數蛇類都只能前後移動晶狀體來進行聚焦，把影像模糊地投射在視 網膜上；而其它脊椎動物的水晶體則是的放鬆，並能自由轉動的，因 此蛇類的視力普遍而言是較差的。
此蛇類的視力普遍而言是較差的
• 嗅覺: 蛇類以嗅覺追蹤獵物，嗅覺器官位於舌頭。蛇類的舌尖是呈叉 狀的，牠們以舌頭收集空氣中的漂浮粒子，並將其傳遞至位於嘴部的 犁鼻器以測試氣味
犁鼻器以測試氣味。
• 感應力: 蛇類的身體長期接觸地面，牠們對於周邊的震動非常敏感，
所以能夠透過身體感應空氣中及陸地上的震動，從而探測到附近有其 它動物走近自己。
• 運動方式: 蛇類生物在進行陸地移動時的主要方式是「蛇行」。蛇類 生物沒有足部 而是利用腹鱗及肌肉的縮放產生移動力。
生物沒有足部，而是利用腹鱗及肌肉的縮放產生移動力。
蛇類的身體構造‧機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
蛇類的身體構造 機器蛇的設計 蛇類的身體構造‧機器蛇的設計
Structure of Lobster/Shrimp
龍蝦與螯蝦 機器龍蝦的設計
龍蝦與螯蝦‧機器龍蝦的設計
龍蝦與螯蝦‧機器龍蝦的設計 龍蝦與螯蝦 機器龍蝦的設計
水中世界的戰鬥機器獣
龍蝦與螯蝦 機器龍蝦的設計 龍蝦與螯蝦‧機器龍蝦的設計
龍蝦與螯蝦 機器龍蝦的設計 龍蝦與螯蝦‧機器龍蝦的設計
機器蝦的設計 機器蝦的設計
機器蝦的設計 機器蝦的設計
機器蝦的設計 機器蝦的設計
Dogs and Robot Dogs g g
狗的構造 機器狗的設計 狗的構造‧機器狗的設計
狗的構造 機器狗的設計 狗的構造‧機器狗的設計
狗的構造 機器狗的設計 狗的構造‧機器狗的設計
狗的構造 機器狗的設計 狗的構造‧機器狗的設計
Fishes and Robot Fishes
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計 魚類的構造‧機器魚的設計
魚的形狀各種各樣 總的來說大多數魚呈細長的流線形
• 魚的形狀各種各樣，總的來說大多數魚呈細長的流線形 狀，一般在水中快游的魚身體細長，而慢游或在水底生 活的魚比較扁平。魚的尾鰭是控制魚的速度與平衡的器 活的魚比較扁平。魚的尾鰭是控制魚的速度與平衡的器 官，一般而言，剪刀狀的尾鰭，游速是最快的，反之尾 鰭太過龐大，因而造成其游速變慢。
鰭太過龐大 因而造成其游速變慢
• 魚使用鰭來控制它的方位和運動。大多數魚的鰭內有骨 質的刺來加強。胸鰭和腹鰭是成對的，並通過肩和髖的 質的刺來加強 胸鰭和腹鰭是成對的 並通過肩和髖的 肌肉相連。背、尾和肛鰭與脊椎相連。有些魚背和尾之 間的鰭內沒有刺，但可以硬化成角質以得以加強。魚運 動時主要依靠身體的擺動和尾鰭。
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
魚類的構造 機器魚的設計
魚類的構造‧機器魚的設計
機器人在醫學上的應用—顯微手術用機器人 機器人在醫學上的應用 顯微手術用機器人
/膠囊機器人/血管阻塞清除微機器人
機器人在醫學上的應用—顯微手術用機器人 機器人在醫學上的應用 顯微手術用機器人
/膠囊機器人/血管阻塞清除微機器人
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/膠囊機器人/血管阻塞清除微機器人
Human and Asimo Robot Human and Asimo Robot
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
人類兩隻腳行走的高難度動作
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
人類兩隻腳行走的高難度動作
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
人類兩隻腳行走的高難度動作
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
人類兩隻腳行走的高難度動作
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
人類兩隻腳行走的高難度動作‧
人類兩隻腳行走的高難度動作
日本HONDA Asimo兩足步行機器人
Arms/Fingers
手臂與手指的構造 機器手臂與手指
手臂與手指的構造‧機器手臂與手指
手臂與手指的構造 機器手臂與手指
手臂與手指的構造‧機器手臂與手指
手臂與手指的構造 機器手臂與手指
手臂與手指的構造‧機器手臂與手指
手臂與手指的構造 機器手臂與手指
手臂與手指的構造‧機器手臂與手指
手臂與手指的構造 機器手臂與手指
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