2012年1月8日 星期日

美科學家從蜥蜴尾巴獲得靈感研究出跳躍機器人

仿生學是一門模仿生物的特殊本領,利用生物的機構和功能原理來研製機器及各種新技術的科學。研究人員日前正是從現代蜥蜴和已經滅絕的史前恐龍那獲得啟示,通過“尾巴”來維持機器人平衡。



    剛開始在機器人身上所添加的尾巴效果並不明顯,因為當時我們對蜥蜴和恐龍在跳躍和空中滑落時尾巴的作用想的過於簡單了。


    加州大學伯克利分校(UC Berkeley)生物學教授Robert J. Full介紹道:“蜥蜴在跳躍時會通過擺動上下調整尾巴和身體的角度,控制身體旋轉並保持平衡。借助蜥蜴尾巴的靈感,將有助於我們設計更強大的搜尋機器人,以及在危急時刻能更快速的排除生化及核武器的威脅。”


    在電影《侏羅紀公園》裏,有一種叫迅猛龍的史前動物也是利用它們的尾巴來作為平衡裝置,而且因為它們擁有更強壯的肌肉,它們的尾巴在控制身體平衡的能力上可能要比蜥蜴更高效。


    能在生物學和工程學之間進行跨學科的交流令Full教授十分興奮,研究文章的第一作者就是機械工程專業的研究生Thomas Libby,研究團隊中不同學科背景的科研人員在此研究中能夠進行很好的交流和合作。


    哈佛大學生物與進化系的研究生Talia Moore則說道:“這是一件很具有原創性的研究,它基於大量的實驗室工作,同時還告訴我們生物學和工程學是可以相互合作,並取得可喜成績的。”


    Full從事研究工作已有20年的歷史,他的研究工作包括揭示壁虎腳趾上的剛毛如何幫助它們在垂直光滑的表面攀爬,到現在尋找它們如何在滑行和空中跳躍時如何利用尾巴來保持身體平衡。該項研究也同時證明了40年前的理論假設,雙足行走的獸腳類恐龍在跑動、躲避障礙、追捕獵物時尾巴是它們主要的平衡器官。


    迅猛龍雖然已經滅絕,但我們可以通過研究它們現代的近親蜥蜴來瞭解它們尾巴的功能。Full研究團隊利用多台高速攝像機以及動畫捕捉器,記錄了一種名叫紅頭非洲飛龍蜥蜴(red-headed African Agama lizard)如何在不同平臺間跳躍或滑落過程中利用尾巴來控制身體旋轉,維持身體平衡的。


    研究人員還據此建立了相關的數學模型,在實驗玩具汽車上安裝了類似的尾部裝置以及用於感知身體位置的小型陀螺儀。在一組對比實驗中,安裝了感知設備的玩具汽車,能隨時回饋其身體位置,並對尾部進行適當調整,在空中的身體平衡穩定性比沒裝小型陀螺儀的玩具汽車要更高。




化石網 2012/01/07 庫森

相關連結




沒有留言:

張貼留言