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仿生機(jī)器人技術(shù) 從蜘蛛得來的靈感

一個新的仿生機(jī)器人技術(shù) “仿生機(jī)器人”是指模仿生物、從事生物特點工作的機(jī)器人。同時關(guān)于動物如何移動、處理危險和保存能量的特別見解和觀察不僅有趣，而且對機(jī)器人領(lǐng)域的科學(xué)家也很有價值。在德國漢堡舉行的IROS年會上，類似動物的機(jī)器人運動做出了這樣的貢獻(xiàn)。來自南非開普敦大學(xué)的三名研究人員展示了他們的研究成果，“一種受蜘蛛啟發(fā)的牽引線使移動機(jī)器人能夠進(jìn)行空中俯仰矯正。” Stacey Shield、Callen Fisher和Amir Patel在研究一種新的方法來實現(xiàn)移動機(jī)器人的“空中俯傾斜扶正”方面做出了重大貢獻(xiàn)。動物在空中有自我扶正、重新定向、自我穩(wěn)定的天賦;它們會彎曲或擺動尾巴，在遇到挑戰(zhàn)時給人類觀察者留下深刻的印象，比如在空中保持穩(wěn)定，同樣重要的是能夠平穩(wěn)著陸。至于機(jī)器人，一個工程上的挑戰(zhàn)是保持在空中的穩(wěn)定性和平穩(wěn)著陸。這個團(tuán)隊的機(jī)器人是為了看看它是否能復(fù)制蜘蛛的跳躍天賦而創(chuàng)造的;也就是說，他們對跳蛛使用的拖絲很感興趣。這并不是研究人員第一次對蜘蛛在空中的身體動作感興趣。2013年，四名研究人員在《英國皇家學(xué)會會刊》(Journal of the Royal Society Interface)上討論了蛛絲牽引的蜘蛛如何改變在空氣中的身體姿態(tài)。 “根據(jù)運動數(shù)據(jù)計算出的瞬時阻力和絲動力進(jìn)一步表明，對減速和能量耗散的貢獻(xiàn)是相當(dāng)?shù)?，并揭示了蜘蛛對絲動力的調(diào)整可以逆轉(zhuǎn)它的身體傾斜，從而實現(xiàn)可預(yù)測的最佳著陸。” SlashGear的肖恩·麥克格勞恩(Shane McGlaun)注意到了這項研究，以及蜘蛛的種類。這款機(jī)器人的靈感來自于南非開普敦大學(xué)的研究小組。這種機(jī)器人被稱為LEAP(裝備有生產(chǎn)線的自主平臺)。為什么蛛絲對跳蛛如此重要? IEEE Spectrum的埃文·阿克曼寫道:“跳蛛可能不會織網(wǎng)，但它們?nèi)匀豢梢酝陆z，而且它們和你一樣，不喜歡在沒有安全繩索的情況下跳入空無一物。”在它們跳躍之前，它們把自己系在一起，然后在飛行時釋放更多的絲，這樣如果它們錯過了目標(biāo)，它們就可以抓住自己，然后爬回它們出發(fā)的地方?！? SlashGear將蛛絲繩與機(jī)器系繩進(jìn)行了比較:“當(dāng)蜘蛛跳躍時，它會利用自己制造的一根絲繩作為系繩，有選擇地拉，以確保它能垂直降落?！盠EAP也采用了同樣的思路，在機(jī)器人跳躍或從彈射器上飛行時，用一根編織的尼龍線解開線繩?！卑⒖寺f，它可以在飛行中發(fā)揮影響，解開編織尼龍線使用一個小直流電機(jī)。因此，研究人員的跳躍是可控的。SlashGear補(bǔ)充說，LEAP是被拋向空中，而不是靠自己的力量跳躍。機(jī)器人通過周期性的拖拽制動來改變俯仰的方向，從而實現(xiàn)可控的著陸。SlashGear表示，這使得機(jī)器人可以右側(cè)向上著陸。研究人員希望對影響音高反應(yīng)的因素有更深入的了解。在摘要中，作者說:“研究結(jié)果表明，牽引線也可能起到剎車的作用，在著陸前減緩蜘蛛的速度?！彼麄冋f，他們開發(fā)并模擬了蜘蛛在空中跳躍階段的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果:阿克曼說，至少在俯仰方面，機(jī)器人能夠右面朝上著陸。

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