機器人利用蜥蜴尾巴跳躍

跳躍的蜥蜴正在幫助科學家建造更穩定的交通工具

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科幻小說經常設想一個由類人機器人居住的世界。但在現實中,昆蟲、爬行動物和非人類動物通常是自動機的更實用模板。機器人擁有的腿越多,就越容易在崎嶇的地形中導航。同樣,爪子比類人猿的手更容易模仿,而且,正如一組研究人員最近報告的那樣,尾巴是一種非常通用的穩定機制。

蛇、螞蟻甚至蚱蜢的後端已成為一些機器人專家的靈感來源。現在,加州大學伯克利分校的生物學家羅伯特·J·富爾及其同事將目光投向了紅頭非洲Agama蜥蜴。《自然》雜誌1月12日刊發表的這項研究描述瞭如何仔細研究Agama蜥蜴在光滑表面上跳躍的方法,從而改進了機器人設計。

高速錄影和運動捕捉顯示,當從平坦的矩形塊跳到垂直表面時,Agama蜥蜴如何抬起尾巴來抵消在光滑表面上缺乏立足點的情況。當方塊上覆蓋著砂紙時,蜥蜴需要的穩定性較低,並且在跳躍過程中尾巴保持向下位置。


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富爾和他的團隊將蜥蜴的尾巴抬起方案應用於一種小型四輪機器人汽車,名為 Tailbot。在車輛後部安裝穩定尾翼並將其從斜坡上送出後,研究人員注意到 Tailbot 鼻子朝下沉沒,尾巴處於向下位置。當尾巴像 Agama 蜥蜴一樣抬起時,根據 Tailbot 離開斜坡時的姿態,機器人能夠以更平衡的姿勢落在輪子上。富爾和他的學生現在正在研究尾巴在跑步時控制側傾、俯仰和偏航的作用。

這些只是富爾全面涉足蜥蜴啟發機器人的最新進展。Stickybot 是一種與斯坦福大學於 2006 年合作開發的機械裝置,它可以使用粘合劑在光滑表面(如窗戶)上行走,其模型是根據在壁虎腳上發現的微觀毛髮製成的。

其他所謂的仿生機器的例子包括波士頓動力公司的腿式班組支援系統 (LS3),它類似於無頭馱騾,以及哈佛大學正在開發的蠕蟲狀機器人。

透過關注這些非人類機器人模型,研究人員可以逐步改進機器人設計,檢查具體問題,並從動物解決問題的方式中學習。

本文以“關鍵在於尾巴”為標題在印刷版上發表。

拉里·格林邁爾大眾科學的技術副編輯,負責報道各種與技術相關的主題,包括生物技術、計算機、軍事技術、奈米技術和機器人。

更多作者:拉里·格林邁爾
大眾科學雜誌 第 306 卷 第 3 期本文最初以“關鍵在於尾巴”為標題發表於大眾科學雜誌 第 306 卷 第 3 期 (),第 20 頁
doi:10.1038/scientificamerican032012-76hKXT84BKL1iKeYWAg6ZS
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