最近幾年,機器人發展迅速。它們以多得驚人的形式,出現在各種場合。有的能像人類一樣行走,像四足動物一樣爬行,像蛇一樣游走,像昆蟲一樣協調自如。
像昆蟲一樣協調自如的HEXA
進化賦予了動物不同的造型和特點,以幫助它們占領陸地、海洋和天空。大自然的這些設計,成為了機器人工程師的靈感來源。現在,就讓我們踏上現代機器人工業的基石,來一次“仿生之旅”吧。
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足以以假亂真的fembot
我保證,它們都不會咬你的!
蛇蛇機器人
首先登場的是蛇蛇機器人,這些機器人基本上是由約16個單獨的電機和驅動機組成的。通過改變各個關節,我們可以調整它的三維形狀,讓它蜿蜒卷曲等等。這個機器人顯然在“蛇行”,但研究者們并沒有去復制蛇的骨頭和肌肉,這毫無必要,他們從一開始就只想復刻它的靈活性。
蛇蛇機器人可以像蛇一樣攀緣或鉆入狹窄空間。更特別的是,它還可以做到真蛇也做不到的事,比如這樣:
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Salto
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蛇蛇機器人短期內還沒法跳起來,而這一位Salto則擅長彈跳。它模仿的是嬰猴這種小動物。嬰猴在起跳前會處于蹲伏狀態,這個姿勢可以儲存很大的能量,再在一瞬間內釋放。
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嬰猴
Salto這個“獨腿俠”可以像嬰猴一樣彈跳。但這只是起跳而已,在物體間彈跳更是一個挑戰。Salto在空中的朝向由它的當前位置、速度目標位置和目標速度來控制,它只需要選擇落地的方向,探測與物體的接觸,然后施加短促的力量讓自己彈起來。
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機器蝙蝠
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加州理工大學的研究者們發明了一種機器蝙蝠,它有碳纖維骨骼和硅酮翅膀。機器蝙蝠又是一例科學家無需嚴格模仿動物的例子。這些翅膀的關節數量是9,而不是蝙蝠翅膀的40。自然選擇花了幾千年塑造蝙蝠,但是機器人學家直接取經,還做了簡化。
DyRET
除了模仿動物,機器人設計還可以直接取經于進化。例如DyRET,它可以像嬰兒一樣,在摔跤中學習走路。它會嘗試不同的姿態,然后選擇在特定環境下最好的一種。在雪地中,它可以自動降低重心提高穩定性,就像自然界的動物一樣。就這樣,它適應了環境。
微型機器人
微型機器人可以搭建復雜的結構
機器人還能模仿集群行為,螞蟻就是其中一例。螞蟻擅長兩件事:毀掉你的野餐以及合作建窩。微型機器人能像螞蟻一樣,它們有些運膠、有些搭梁,最終建造出驚人的結構。利用這些微型機器人,我們可以制造專門用于抓取和移動的零件,例如電阻器和LED的機器人,這意味著微型機器人可以合作搭建出比3D打印更堅固的復雜結構。
MicroTug
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斯坦福的MicroTug的移動方式更有條理。受壁虎腳底的吸附性啟發,這個小家伙可以奇跡般地提起相當于自身體重2000倍的重物,這就像是人提起13.6噸重的物體。秘密武器就是橡膠微毛,它讓機器人牽拉重物時能牢牢吸附在地。通過協同運作,它們甚至能拉動汽車。
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機器魚
仿生學還可以幫助科學家更好地理解和保護動物,比如這條來自MIT的機器魚。它通過往尾巴兩側泵水來游動,其控制信號并不是無線電波,而是聲波。這個機器人某天將會無需人類控制,自行在珊瑚礁內穿梭,為科學家帶來前所未見的視角,來觀察珊瑚生態系統。
向大自然“偷師”,仿生機器人正在大踏步前進,并將走到更遠的地方。
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