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能爬能跳能游泳……现在的机器人咋越来越像动物了

(顾金涛/编译)它们能像人类一样行走,像四足动物一样爬行,像蛇类一样游走。它们也能像昆虫一样协调自如,比如HEXA。

HEXA

最近几年,机器人产业经历了大爆炸。它们以多得惊人的形式,在各种场合出现。许多机器人的造型灵感都来自大自然,比如蝾螈和八爪鱼。现在,就让我们踏上现代机器人工业的基石,来一次“仿生之旅”吧。

不会咬你的,我保证……

进化为动物塑造了各种造型,以帮助它们占领陆地、海洋和天空。因此,它也成为了机器人工程师的灵感来源。

蛇蛇机器人

首先登场的是蛇蛇机器人,这些机器人基本上是由约16个单独的电机和驱动机组成的。通过改变各个关节,我们可以调整它的三维形状,让它蜿蜒卷曲等等。尽管这个机器人显然在“蛇行”,但研究者们并没有去复制蛇的骨头和肌肉。他们从一开始就只想复刻它的灵活性。蛇可以攀缘、钻入狭窄空间,蛇蛇机器人也可以。

全盘复制蛇的生理结构不仅不可能,也毫无必要。但蛇蛇机器人真正的特别之处在于,它可以做到真蛇也做不到的事,比如这样:

蛇蛇机器人

虽然前面那位短期内还没法跳起来,但Salto绝对可以。这个“独腿侠”模仿的是婴猴这种小动物:它们起跳前的蹲伏状态,可以储存很大的能力,再在一瞬间内释放。

婴猴

Salto也可以这样,但这只是起跳而已。在物体间弹跳更是一个挑战,Salto在空中的朝向被基于它的当前位置、速度目标位置和目标速度来控制,它只需要选择落地的方向,探测到与物体的接触,然后施加短促的力量让它弹起来。如此重复。

Salto

斯坦福的MicroTug移动的方式更有条理。受壁虎脚底的吸附性启发,这个小家伙可以奇迹般地提起相当于自身体重2000倍的重物,这就像是人提起13.6吨重的物体。秘密武器就是橡胶微毛,它让机器人牵拉重物时能牢牢吸附在地上,通过协同运作,它们甚至能拉动汽车。

MicroTug

加州理工大学的研究者们发明了一种机器蝙蝠,它有碳纤维骨骼和硅酮翅膀。机器蝙蝠又是一例科学家无需严格模仿动物的例子。这些翅膀的关节数量是9,而不是蝙蝠翅膀的40。自然选择花了几千年塑造蝙蝠,但是机器人学家直接取经,还做了简化。

机器蝙蝠

除了取经于动物生理学,要是直接取经于进化会怎样?

DYRET可以像婴儿一样,在摔跤中学习走路。它尝试不同的姿态,然后选择特定环境下最好的。在雪地中,它自动地降低重心提高稳定性,就像自然界的动物一样。就这样,它适应了环境。

DYRET

机器人还能模仿集群行为。蚂蚁擅长两件事:毁掉你的野餐,以及合作建窝。微型机器人能像蚂蚁一样,建造惊人的结构。它们有些运胶有些搭梁,我们可以制造出专门用于抓取和移动的零件,例如电阻器和LED的机器人,这意味着微型机器人可以合作搭建出比3D打印更坚固的复杂结构。

而仿生学还可以帮助科学家更好地理解和保护动物,比如这条来自MIT的机器鱼:

仿生鱼

它通过往尾巴两侧泵水来游动,其控制信号并不是无线电波,而是声波。这个机器人某天将会无需人类控制,自行在珊瑚礁内穿梭,为科学家带来前所未见的视角,来观察珊瑚生态系统。

(编辑:EON)

The End

发布于2018-07-31, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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