当今世界上存在的千万种生物，都是经过亿万年的适应、进化、发展而来，这使得生物体的某些部位巧夺天工，生物特性趋于完美，具有了最合理、最优化的结构特点、灵活的运动特性、以及良好的适应性和生存能力。自古以来，丰富多彩的自然界不断激发人类的探索欲望，一直是人类产生各种技
术思想和发明创造灵感不可替代、取之不竭的知识宝库和学习源泉。道法自然，向自然界学习，采用仿生学原理，设计、研制新型的机器、设备、材料和完整的仿生系统，是近年来快速发展的研究领域之一。
仿生学是研究生物系统的结构、性状、原理、行为以及相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学，是一门生命科学、物质科学、数学与力学、信息科学、工程技术以及系统科学等学科的交叉学科。1960年9月，第一次世界仿生学大会在美国俄亥俄州的空军基地召开。此后几十年中，世界各国竞相展开仿生技术研究，仿生学理论和技术迅速发展，新的仿生原理和仿生装备不断涌现。我国在2003年召开了两届香山会议，即第214届“飞行和游动生物力学和仿生应用”和第220届“仿生学的科学意义与前沿”。此后，又分别在2010年和2011年召开了第387届“分子仿生”、第395届“高效降解生物质的自然生物系统资源利用与仿生”以及第411届“仿生材料与器件：结构、力学与功能”三届香山会议。
为促进仿生学科的发展，由吉林大学工程仿生教育部重点实验室联合15个国家的仿生学者牵头发起成立了“国际仿生工程学会”，学会秘书处设在中国。这是国际学术界对我国仿生工程研究水平和学术地位的认可。仿生学研究的内容包括力学仿生、分子仿生、信息与控制仿生、能量仿生等。其中，力学仿生主要研究生物的宏观结构性能，包括生物的静力学特性和动力学特性；分子仿生主要研究生物的微观特性，包括生物体内酶的催化作用、生物膜的选择性等；信息与控制仿生主要研究生物对信息的处理过程，包括生物的感觉器官、神经元与神经网络等；能量仿生主要是对生物体内能量转换过程和新陈代谢进行研究，包括生物肌肉的能量转换、生物器官的发光等。仿生学的研究一般可分为以下三步：①对生物原型和生物机理进行研究；②将生物模型用数学的方法进行表示；③根据数学模型制造出可在工程技术上进行试验的实物模型。
仿人机器人
仿人机器人是指一定程度具有人的特征，并具有一定程度移动、感知、操作、学习、联想记忆、情感交流等功能的智能机器人，可以适应人类的生
活和工作环境。这是一个融合机械电子、计算机科学、人工智能、传感及驱动技术等多门学科的高难度研究方向，是各类新型控制理论和工程技术的研究平台，也是目前仿生机器人技术研究中具有挑战性的难题之一。仿人机器人的研究可以推动仿生学、人工智能学、计算机科学、材料科学等相关学科的发展，因此具有重要的研究价值和意义。如图2所示，仿人机器人经过了几十年的发展，从最初的单元功能实现，仅模仿人进行简单行走，发展到能初步感知外界环境的低智能化，再到现在集成视觉、触觉等多项技术并能根据外界环境变化作出自身调整，完成多项复杂任务的拟人化、高智能化系统。
仿人机器人的研制开始于20世纪60年代末的双足步行机器人。日本早稻田大学首先展开了该方面的研究工作，其研制的WAP、WL以及WABOT
系列机器人能实现基本行走功能。在此期间，日本、美国、欧盟、韩国等国家的多家机构均进行了仿人形机器人的研究探索工作，并取得了许多突破性的成果，如美籍华人郑元芳博士1986年研制出了美国第一台双足步行机器人SD-1以及其改进版SD-2。
该阶段主要还是侧重实现机器人的行走功能，并能实现一定程度的控制。进入21世纪，随着传感以及智能控制技术的发展，仿人机器人具有一定的感知系统，能获取外界环境的简单信息，可做出简单的判断并相应调整自己的动作，使得运动更加连续流畅。如本田公司于2000年研发的仿人形机器人“ASMIO2000”不仅具有人的外观，还可以事先预测下一个动作并提前改变重心，因此转弯时的步行动作连续流畅，行走自如，是第一个具有世界影响力的仿人形机器人。索尼公司2003年推出的“QRIO”机器人首次实现了仿人机器人的跑动。其后，法国的“BIP2000”机器人、索尼公司的“SDR”系列机器人、日本JVC公司研制的“4”机器人、韩国的“HUBO”机器人，实现了诸如站立、上下楼梯、跑步、做操等复杂动作。随着控制理论的发展与控制技术的进步，仿人机器人智能性更强，能实现动作更复杂，运行更稳定，且能根据环境的改变和它自身的判断结果自动确定与之相适应的动作。如本田2011年发布的“ASIMO2011”机器人(图3)，综合了视觉和触觉的物体识别技术，可进行细致作业，如拿起瓶子拧开瓶盖，将瓶中液体注入柔软纸杯等，还能依据人类的声音、手势等指令，来从事相应动作，此外，还具备了基本的记忆与辨识能力。
2013年美国波士顿动力公司研制的“ATLAS”机器人(图4)是当前仿人形机器人的一个代表，除了具有人形外观，还具备了人类简单的识别、判断以及决策功能，是一款具有较高智能化的类人机器人。该机器人能在传送带上大步前进，躲开传送带上突然出现的木板，能从高处跳下稳稳落地，能两腿分开从陷阱两边走过，能单腿站立，被从侧面而来的球重撞而不倒。
该公司开发的另一款用于美军检验防护服性能的军用机器人“Petman”(图5)，除了具有较高灵活度外，还能调控自身的体温、湿度和排汗量来模拟人类生理学中的自我保护功能，已经一定程度上具有了人类的生理特性。
