科幻小说经常设想一个由类人机器人居住的世界。但在现实中,昆虫、爬行动物和非人类动物通常是自动机的更实用模板。机器人拥有的腿越多,就越容易在崎岖的地形中导航。同样,爪子比类人猿的手更容易模仿,而且,正如一组研究人员最近报告的那样,尾巴是一种非常通用的稳定机制。
蛇、蚂蚁甚至蚱蜢的后端已成为一些机器人专家的灵感来源。现在,加州大学伯克利分校的生物学家罗伯特·J·富尔及其同事将目光投向了红头非洲Agama蜥蜴。《自然》杂志1月12日刊发表的这项研究描述了如何仔细研究Agama蜥蜴在光滑表面上跳跃的方法,从而改进了机器人设计。
高速录像和运动捕捉显示,当从平坦的矩形块跳到垂直表面时,Agama蜥蜴如何抬起尾巴来抵消在光滑表面上缺乏立足点的情况。当方块上覆盖着砂纸时,蜥蜴需要的稳定性较低,并且在跳跃过程中尾巴保持向下位置。
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富尔和他的团队将蜥蜴的尾巴抬起方案应用于一种小型四轮机器人汽车,名为 Tailbot。在车辆后部安装稳定尾翼并将其从斜坡上送出后,研究人员注意到 Tailbot 鼻子朝下沉没,尾巴处于向下位置。当尾巴像 Agama 蜥蜴一样抬起时,根据 Tailbot 离开斜坡时的姿态,机器人能够以更平衡的姿势落在轮子上。富尔和他的学生现在正在研究尾巴在跑步时控制侧倾、俯仰和偏航的作用。
这些只是富尔全面涉足蜥蜴启发机器人的最新进展。Stickybot 是一种与斯坦福大学于 2006 年合作开发的机械装置,它可以使用粘合剂在光滑表面(如窗户)上行走,其模型是根据在壁虎脚上发现的微观毛发制成的。
其他所谓的仿生机器的例子包括波士顿动力公司的腿式班组支援系统 (LS3),它类似于无头驮骡,以及哈佛大学正在开发的蠕虫状机器人。
通过关注这些非人类机器人模型,研究人员可以逐步改进机器人设计,检查具体问题,并从动物解决问题的方式中学习。
本文以“关键在于尾巴”为标题在印刷版上发表。