本文最初發表於《大眾科學》的前部落格網路,文章內容反映的是作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
科幻小說經常幻想由類人機器人組成的世界。但在現實中,昆蟲、爬行動物和非人類動物通常是更實用的自動裝置模板。機器人擁有的腿越多,就越容易在崎嶇地形中導航。同樣,與模仿靈長類動物的手相比,爪子更容易模仿。正如一個研究團隊本週報告的那樣,尾巴是一種非常通用的穩定機制。
蛇、螞蟻甚至蚱蜢的尾部都為一些機器人專家提供了靈感。現在,加州大學伯克利分校的生物學家羅伯特·富爾和他的學生們將目光投向了紅頭非洲蜥蜴。研究人員的這項工作於週四在網上發表,先於1月12日出版的《自然》雜誌。文章描述了對非洲蜥蜴在光滑表面上跳躍方式的仔細研究如何改進了機器人設計。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
高速錄影和動作捕捉揭示了當非洲蜥蜴從平坦的矩形塊跳到垂直表面時,如何在光滑表面上抬起尾巴以抵消立足點不足的情況。當方塊被砂紙覆蓋時,蜥蜴需要的穩定作用較小,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抬尾方案應用於一種小型四輪機器人汽車,並將其命名為“尾巴機器人”。在將穩定尾巴連線到汽車後部並將其從坡道上送出後,研究人員注意到,尾巴機器人在尾巴向下時頭部朝下沉沒。當根據尾巴機器人離開坡道時的姿態將尾巴抬起到類似爬行動物的程度時,它能夠以更平衡的姿勢落在輪子上。富爾和他的學生們現在正在研究尾巴在跑步時控制橫滾、縱搖和偏航的作用。
這些只是富爾全身心投入機器人研究的最新進展。自 20 世紀 90 年代中期以來,他就與工程師合作,當時他幫助開發了受螃蟹啟發的“阿里爾”號,這是一款由 iRobot 公司(以 Roomba 機器人吸塵器而聞名)製造的掃雷機器人,可以尋找衝浪區埋藏的爆炸物。2008 年,富爾在加州大學伯克利分校共同創立了綜合生物力學教育與研究中心 (CiBER),以進一步整合生物學家和工程師在設計技術方面的工作。
富爾的一些工作在“粘性機器人”中得到了體現,這是 2006 年與斯坦福大學合作開發的一種機械裝置,它可以利用受壁虎腳上微小毛髮啟發的粘合劑在光滑表面(如窗戶)上行走。所謂的仿生機器的其他例子包括波士頓動力公司的腿式班組支援系統(類似於無頭馱騾)和哈佛大學正在開發的蠕蟲狀機器人。