谈起仿生学,我们并不陌生,模仿生物的构造和功能而发明的新工具,在人类历史上比比皆是。最近科学家们又从蛇身上得到启发,打造出能滑行前进并越过障碍物的蛇形机器人。
美国约翰‧霍普金斯大学的工程师们研究了蛇的活动机制,将原理应用到可灵活行动的机器人上,期待这种机器人在搜索和救援中大展拳脚。
“我们从这些令人毛骨悚然的生物上寻找灵感,因为它们在日常生活中早已能自如地越过障碍,”研究人员之一的 Chen Li 表示,“希望我们的机器人能够学习如何像蛇一样滑行”。
以攀爬不同高度和表面的台阶为例,研究人员注意到蛇的身体采用侧身起伏与悬臂状相结合的型态,身体分为三部分行动,前后段来回移动,中间部分则保持不动。
靠近台阶时,前段长度增加,中间段长度不变,后段长段缩短。对于较高的台阶或表面光滑的台阶,蛇的速度和摇摆幅度都会降低,以保持攀爬的稳定性。
最早是根据蛇的行为模式,建构带有一个十段轮式履带的机器人,但初代结构稳定性不足,经常翻车或被卡住,后来工程师在每个单向轮与机身各部位之间插入悬停装置,减少其滚动的不稳定性。
如今这种蛇形机器人已经能爬上相当于体长 38% 高度的表面,且速度几乎与蛇一致。不过,由于增加了悬停装置,能耗也随之增加,且目前能量转化率较差,如何降低耗能,并让机器人在更复杂的表面活动,都是接下来研究工作的重点。
- Snake-inspired robot slithers and climbs over obstacles
(本文由 爱范儿 授权转载;图片来源:约翰‧霍普金斯大学)
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