机器人利用蜥蜴尾巴跳跃

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本文最初发表于《大众科学》的前博客网络,文章内容反映的是作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


科幻小说经常幻想由类人机器人组成的世界。但在现实中,昆虫、爬行动物和非人类动物通常是更实用的自动装置模板。机器人拥有的腿越多,就越容易在崎岖地形中导航。同样,与模仿灵长类动物的手相比,爪子更容易模仿。正如一个研究团队本周报告的那样,尾巴是一种非常通用的稳定机制。

蛇、蚂蚁甚至蚱蜢的尾部都为一些机器人专家提供了灵感。现在,加州大学伯克利分校的生物学家罗伯特·富尔和他的学生们将目光投向了红头非洲蜥蜴。研究人员的这项工作于周四在网上发表,先于1月12日出版的《自然》杂志。文章描述了对非洲蜥蜴在光滑表面上跳跃方式的仔细研究如何改进了机器人设计。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

高速录像和动作捕捉揭示了当非洲蜥蜴从平坦的矩形块跳到垂直表面时,如何在光滑表面上抬起尾巴以抵消立足点不足的情况。当方块被砂纸覆盖时,蜥蜴需要的稳定作用较小,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抬尾方案应用于一种小型四轮机器人汽车,并将其命名为“尾巴机器人”。在将稳定尾巴连接到汽车后部并将其从坡道上送出后,研究人员注意到,尾巴机器人在尾巴向下时头部朝下沉没。当根据尾巴机器人离开坡道时的姿态将尾巴抬起到类似爬行动物的程度时,它能够以更平衡的姿势落在轮子上。富尔和他的学生们现在正在研究尾巴在跑步时控制横滚、纵摇和偏航的作用。

这些只是富尔全身心投入机器人研究的最新进展。自 20 世纪 90 年代中期以来,他就与工程师合作,当时他帮助开发了受螃蟹启发的“阿里尔”号,这是一款由 iRobot 公司(以 Roomba 机器人吸尘器而闻名)制造的扫雷机器人,可以寻找冲浪区埋藏的爆炸物。2008 年,富尔在加州大学伯克利分校共同创立了综合生物力学教育与研究中心 (CiBER),以进一步整合生物学家和工程师在设计技术方面的工作。

富尔的一些工作在“粘性机器人”中得到了体现,这是 2006 年与斯坦福大学合作开发的一种机械装置,它可以利用受壁虎脚上微小毛发启发的粘合剂在光滑表面(如窗户)上行走。所谓的仿生机器的其他例子包括波士顿动力公司的腿式班组支援系统(类似于无头驮骡)和哈佛大学正在开发的蠕虫状机器人

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