关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续报道关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。
球形 Jollbot 看上去不像蚱蜢，但它的跳跃能力却源于这些微小的生物。昆虫没有像袋鼠那样跳跃的肌肉动作，因此它们像压缩弹簧一样储存能量，然后突然释放以跃起。同样，当柔性 Jollbot 被压扁然后释放时，它会向上弹起大约 20 英寸（50 厘米）的高度。
Jollbot 是 仿生 机器的一个例子——这种机器从自然界中汲取灵感，用于其外观、行为和物理机制。仿生学或仿生设计并非新鲜事物（想想：莱昂纳多·达·芬奇基于鸟翼的滑翔机）。但 Jollbot 的设计师，英格兰巴斯大学机械工程博士候选人 罗德里·阿莫尔 说，工程师和机器人专家现在“积极地从自然界中寻找解决特定工程问题的方法”。
阿莫尔于 2003 年在巴斯大学仿生与自然技术中心完成了他的博士研究工作，他寻求一种机制，使机器人能够探索崎岖的环境，这种环境会阻碍步行和轮式设备。经过四年和三个版本的机器，他于 12 月推出了 Jollbot。除了跳跃之外，当其类似沙滩球的身体完全伸展和绷紧时，该设备还可以沿着崎岖的地形滚动。想象一下它在火星上，像 Jollbot 这样的机器人可以滚动和弹跳在 NASA 的轮式和履带式探测车无法到达的区域。
斯坦福大学设计研究中心联合主任 马克·库特科斯基 表示，在过去十年中，仿生设计蓬勃发展。他说，生物学家拥有更好的工具——例如用于观察纳米级千分之几物体的先进显微镜——这使他们能够更多地了解动物及其物理机制。佐治亚理工学院机器人专家罗纳德·阿金指出，用于他的研究的机器人制造成本大幅下降：现在制造一个机器人的成本约为每单位 1,000 美元，而不是 30,000 美元。
与此同时，新技术使工程师们能够超越设计经过美化的机械臂的梦想：所谓的 “集群机器人” 像军蚁一样协同工作以移动相对较重的物体；消防水带兼蛇形机器人 可以在扑灭火焰之前在地板上滑行；日产正在开发一种避免碰撞系统，该系统基于蜜蜂——蜜蜂使用复眼观察几乎周围的所有方向，并在嗡嗡作响时改变方向，当它们感觉到路径中有东西时。
加州大学伯克利分校的生物学家 罗伯特·富尔 坚持认为，仿生学不仅仅是掠夺自然世界。自 20 世纪 90 年代中期以来，他一直与工程师合作，当时他帮助开发了受螃蟹启发的 Ariel，这是一种由 iRobot 公司（以 Roomba 机器人吸尘器而闻名）制造的扫雷机器人，可以在冲浪区寻找埋藏的爆炸物。他说，他鼓励的设计“利用你在自然界中发现的有利原则和类比，并将它们与工程相结合，以制造出比自然更好的东西”，而不是仅仅模仿自然提供的。他说，进化不是终极工程师；相反，它遵循“足够好”的原则——对以前的设计进行渐进式改进，而不是从头开始构建更好的设计。
去年，富尔与人在加州大学伯克利分校共同创立了教育与研究综合生物力学中心 (CiBER)，以促进生物学家和工程师之间的互助关系：前者提供后者可以在其设备上使用的机制，然后这些机制可以作为模型来推进生物学。Stickybot 是富尔与斯坦福大学的库特科斯基合作开发的，它可能最能体现这一原则。
2003 年，五角大楼的先进研究机构国防高级研究计划局 (DARPA) 花费数百万美元委托建造一种可以攀爬墙壁进行监视的机器人。结果是 Spinybot，它可以在微型爪子的帮助下攀登树木和水泥墙等粗糙表面，微型爪子的尖端带有微小的刺，这种机制借鉴了蟑螂等昆虫。Stickybot 于 2006 年首次亮相，可以爬上窗户等光滑表面，它使用了一种受壁虎启发的粘合剂。蜥蜴的脚上有数百万根刚毛——基本上是末端分裂的毛发——它们利用分子间力来实现“定向粘附”：如果它们的刚毛遇到朝一个方向移动的表面——比如从左向右移动——它们就会粘附；当朝相反方向移动时，它们会剥落。“这就像 Scotch 胶带，你不需要按压就可以粘住它，”库特科斯基说。
工程师注意到，如果他们的攀爬机器人没有尾巴，它们就会从墙上掉下来。“我们认为[壁虎]从不使用它们的尾巴，”富尔回忆说，但事实证明它们会使用。后肢有助于爬行动物稳定自身并防止头部后仰，从而导致它们头朝下掉到地面。
然而，确定这一小部分生物物理学知识需要建造一个机器人。“这就是仿生学的发展方向，”富尔说。“它不仅仅是对设计的粗略和肤浅的建议。”