當今世界上存在的千萬種生物，都是經過億萬年的適應、進化、發展而來，這使得生物體的某些部位巧奪天工，生物特性趨于完美，具有了最合理、最優化的結構特點、靈活的運動特性、以及良好的適應性和生存能力。自古以來，豐富多彩的自然界不斷激發人類的探索欲望，一直是人類產生各種技
術思想和發明創造靈感不可替代、取之不竭的知識寶庫和學習源泉。道法自然，向自然界學習，采用仿生學原理，設計、研制新型的機器、設備、材料和完整的仿生系統，是近年來快速發展的研究領域之一。
仿生學是研究生物系統的結構、性狀、原理、行為以及相互作用，從而為工程技術提供新的設計思想、工作原理和系統構成的技術科學，是一門生命科學、物質科學、數學與力學、信息科學、工程技術以及系統科學等學科的交叉學科。1960年9月，第一次世界仿生學大會在美國俄亥俄州的空軍基地召開。此后幾十年中，世界各國競相展開仿生技術研究，仿生學理論和技術迅速發展，新的仿生原理和仿生裝備不斷涌現。我國在2003年召開了兩屆香山會議，即第214屆“飛行和游動生物力學和仿生應用”和第220屆“仿生學的科學意義與前沿”。此后，又分別在2010年和2011年召開了第387屆“分子仿生”、第395屆“高效降解生物質的自然生物系統資源利用與仿生”以及第411屆“仿生材料與器件：結構、力學與功能”三屆香山會議。
為促進仿生學科的發展，由吉林大學工程仿生教育部重點實驗室聯合15個國家的仿生學者牽頭發起成立了“國際仿生工程學會”，學會秘書處設在中國。這是國際學術界對我國仿生工程研究水平和學術地位的認可。仿生學研究的內容包括力學仿生、分子仿生、信息與控制仿生、能量仿生等。其中，力學仿生主要研究生物的宏觀結構性能，包括生物的靜力學特性和動力學特性；分子仿生主要研究生物的微觀特性，包括生物體內酶的催化作用、生物膜的選擇性等；信息與控制仿生主要研究生物對信息的處理過程，包括生物的感覺器官、神經元與神經網絡等；能量仿生主要是對生物體內能量轉換過程和新陳代謝進行研究，包括生物肌肉的能量轉換、生物器官的發光等。仿生學的研究一般可分為以下三步：①對生物原型和生物機理進行研究；②將生物模型用數學的方法進行表示；③根據數學模型制造出可在工程技術上進行試驗的實物模型。
仿人機器人
仿人機器人是指一定程度具有人的特征，并具有一定程度移動、感知、操作、學習、聯想記憶、情感交流等功能的智能機器人，可以適應人類的生
活和工作環境。這是一個融合機械電子、計算機科學、人工智能、傳感及驅動技術等多門學科的高難度研究方向，是各類新型控制理論和工程技術的研究平臺，也是目前仿生機器人技術研究中具有挑戰性的難題之一。仿人機器人的研究可以推動仿生學、人工智能學、計算機科學、材料科學等相關學科的發展，因此具有重要的研究價值和意義。如圖2所示，仿人機器人經過了幾十年的發展，從最初的單元功能實現，僅模仿人進行簡單行走，發展到能初步感知外界環境的低智能化，再到現在集成視覺、觸覺等多項技術并能根據外界環境變化作出自身調整，完成多項復雜任務的擬人化、高智能化系統。
仿人機器人的研制開始于20世紀60年代末的雙足步行機器人。日本早稻田大學首先展開了該方面的研究工作，其研制的WAP、WL以及WABOT
系列機器人能實現基本行走功能。在此期間，日本、美國、歐盟、韓國等國家的多家機構均進行了仿人形機器人的研究探索工作，并取得了許多突破性的成果，如美籍華人鄭元芳博士1986年研制出了美國第一臺雙足步行機器人SD-1以及其改進版SD-2。
該階段主要還是側重實現機器人的行走功能，并能實現一定程度的控制。進入21世紀，隨著傳感以及智能控制技術的發展，仿人機器人具有一定的感知系統，能獲取外界環境的簡單信息，可做出簡單的判斷并相應調整自己的動作，使得運動更加連續流暢。如本田公司于2000年研發的仿人形機器人“ASMIO2000”不僅具有人的外觀，還可以事先預測下一個動作并提前改變重心，因此轉彎時的步行動作連續流暢，行走自如，是第一個具有世界影響力的仿人形機器人。索尼公司2003年推出的“QRIO”機器人首次實現了仿人機器人的跑動。其后，法國的“BIP2000”機器人、索尼公司的“SDR”系列機器人、日本JVC公司研制的“4”機器人、韓國的“HUBO”機器人，實現了諸如站立、上下樓梯、跑步、做操等復雜動作。隨著控制理論的發展與控制技術的進步，仿人機器人智能性更強，能實現動作更復雜，運行更穩定，且能根據環境的改變和它自身的判斷結果自動確定與之相適應的動作。如本田2011年發布的“ASIMO2011”機器人(圖3)，綜合了視覺和觸覺的物體識別技術，可進行細致作業，如拿起瓶子擰開瓶蓋，將瓶中液體注入柔軟紙杯等，還能依據人類的聲音、手勢等指令，來從事相應動作，此外，還具備了基本的記憶與辨識能力。
2013年美國波士頓動力公司研制的“ATLAS”機器人(圖4)是當前仿人形機器人的一個代表，除了具有人形外觀，還具備了人類簡單的識別、判斷以及決策功能，是一款具有較高智能化的類人機器人。該機器人能在傳送帶上大步前進，躲開傳送帶上突然出現的木板，能從高處跳下穩穩落地，能兩腿分開從陷阱兩邊走過，能單腿站立，被從側面而來的球重撞而不倒。
該公司開發的另一款用于美軍檢驗防護服性能的軍用機器人“Petman”(圖5)，除了具有較高靈活度外，還能調控自身的體溫、濕度和排汗量來模擬人類生理學中的自我保護功能，已經一定程度上具有了人類的生理特性。
