最近几年,机器人发展迅速。它们以多得惊人的形式,出现在各种场合。有的能像人类一样行走,像四足动物一样爬行,像蛇一样游走,像昆虫一样协调自如。
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像昆虫一样协调自如的HEXA
进化赋予了动物不同的造型和特点,以帮助它们占领陆地、海洋和天空。大自然的这些设计,成为了机器人工程师的灵感来源。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。
足以以假乱真的fembot
我保证,它们都不会咬你的!
蛇蛇机器人
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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。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,这毫无必要,他们从一开始就只想复刻它的灵活性。
蛇蛇机器人可以像蛇一样攀缘或钻入狭窄空间。更特别的是,它还可以做到真蛇也做不到的事,比如这样:
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Salto
蛇蛇机器人短期内还没法跳起来,而这一位Salto则擅长弹跳。它模仿的是婴猴这种小动物。婴猴在起跳前会处于蹲伏状态,这个姿势可以储存很大的能量,再在一瞬间内释放。
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婴猴
Salto这个“独腿侠”可以像婴猴一样弹跳。但这只是起跳而已,在物体间弹跳更是一个挑战。Salto在空中的朝向由它的当前位置、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,探测与物体的接触,然后施加短促的力量让自己弹起来。
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机器蝙蝠
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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。
DyRET
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除了模仿动物,机器人设计还可以直接取经于进化。例如DyRET,它可以像婴儿一样,在摔跤中学习走路。它会尝试不同的姿态,然后选择在特定环境下最好的一种。在雪地中,它可以自动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。
8 b% P. R0 ^8 R4 N" |+ _. b: s0 r微型机器人
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微型机器人可以搭建复杂的结构
机器人还能模仿集群行为,蚂蚁就是其中一例。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,它们有些运胶、有些搭梁,最终建造出惊人的结构。利用这些微型机器人,我们可以制造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。
9 S. N) U( e1 o/ W9 VMicroTug
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斯坦福的MicroTug的移动方式更有条理。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。通过协同运作,它们甚至能拉动汽车。
机器鱼
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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。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。
1 h' h) M3 _# }$ f/ {0 l r向大自然“偷师”,仿生机器人正在大踏步前进,并将走到更远的地方。
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