想象一下一隻鴿子棲息在電話線上。準備起飛時,它抬起翅膀,躍入空中並飛走,也許打算在你的汽車擋風玻璃上留下它的“名片”。這一系列動作非常常見,你可能不會太在意。但曼徹斯特大學的生物力學工程師 Ben Parslew 卻很在意。他正試圖設計能像鳥類一樣跳躍的機器人。
大多數傳統機器人靠輪子滾動,限制了移動性。Parslew 說,我們需要更靈活的機器人,“可以在雜亂的環境中跳過障礙物或碎片”。為了設計這樣的機器,他求助於自然界:“鳥類非常擅長跳躍,”他指出。
問題是,當鳥類開始起飛時,它們會向前傾斜得很厲害,根據物理定律,它們應該會翻倒並摔到喙上。然而,這種情況並沒有發生。Parslew 和他的團隊使用計算機建模來發現鳥類是如何避免這種命運的。他們發現,鳥類在加速跳躍時,會稍微向後旋轉身體。它們還具有靈活的腿和腳趾關節,這可以防止它們短暫起飛後立即撞到地面。《皇家學會開放科學》雜誌去年十月發表了這項研究結果。
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Parslew 認為工程師可以利用這些資訊來設計不僅能跳躍良好,還能更有效率地起飛的機器人。大多數人造飛行器都需要長跑道(例如:飛機)或平坦、穩定的表面(例如:直升機或無人機)才能起飛。無論哪種方式,它們都需要一段時間才能克服重力並升高。
南加州大學的生物力學家 Michael Habib 沒有參與這項研究,他說彈簧和槓桿比輪軸能實現更快的加速。許多動物都是彈簧和槓桿的大師。“一隻家貓在起跑線上就能擊敗蘭博基尼 Diablo 前 100 英尺,”他說。當汽車必須加速時,貓科動物會把自己彈射出去奔跑。同樣的原理也適用於鳥類如何開始飛行。
“如果你能理解這是如何運作的,”Habib 補充說,“你就可以製造出一種擅長奔跑和飛行的機器人,而且它還擅長在各種條件下突然起飛並在極小的空間內著陸。” Parslew 現在正在設計這樣一種機器人,作為輪式探測器探索其他行星的替代品。
